储能技术在电力系统中的应用探讨

储能技术在电力系统中的应用探讨

(国家电力投资集团山西新能源有限公司山西太原030000)

摘要:随着经济的快速发展,电力能源需求不断上涨,储能技术在电力系统中的作用越发重要。尤其是如今新能源发电得到了广泛的关注与支持,储能技术的作用也更加凸显出来,应用范围也在不断扩大,在不同的系统和环节中,应用的方式也不同,要想将储能技术的价值的作用发挥到最大,就要了解储能技术的应用现状。

关键词:储能技术;电力系统;技术应用;电力储能

引言

现如今,我国社会经济发展迅速,推动了我国建设发展,资源需求量增加,尤其是电力资源的需求量是逐年增加。在资源严重缺乏的时代,新能源发电逐渐受到重视。储能技术在电力系统当中的应用,主要是提高电能智能与电力可靠性等,尤其是提高电网对新能源的接纳能力,这对我国可持续发展具有重要的现实意义。我国储能技术研究时间较短,相比发达国家而言,还存在较大的差距,但是还是取得了不凡成就。为此,有必要正视储能技术发展面临的问题,才能促进储能技术在电力系统当中应用价值提升。

1储能技术的作用分析

化石能源作为一次性能源,随着对它的不断开采使用,其总体数量日渐减少,在这一背景下,新能源技术随之出现,并获得了快速发展,其在电力系统中的作用逐步显现。对于传统的火力发电而言,其主要是根据电网的实际用电需求,进行发电、输配电以及用电的调度与调整,而新能源技术,如风力发电、太阳能发电等,依赖的则是自然界中可再生的资源。然而,从风能和太阳能的性质上看,均具有波动性和间歇性的特点,对它们的调节和控制有一定的难度,由此给并网后的电力系统运行安全性和稳定性造成了不利的影响。储能技术在电力系统中的应用,可以有效解决这种影响,从而使整个电力系统和电网的运行安全性及稳定性获得大幅度提升,能源的利用效率也会随之得到进一步提高,使新能源发电的优势得到了充分体现。对于传统的电网而言,发电与电网负荷需要处于一种动态的平衡,具体来讲,就是电力随发随用,整个过程并不存在电能存储的问题。然而,随着我国社会与经济的飞速发展,这种生产电能即时发出,供用电保持平衡的供电模式已经与新形势的要求不相适应。同时,输配电运营中,为满足电网负荷最高峰时相关设备的运行正常,需要购置大量的输配电设备作为保障,从而造成电力系统的负荷率偏低。通过对储能技术的应用,可将电力从原本的即产就用,转变成可以存储的商品,在这一前提下,供电和发电不需要同时进行,这种全新的发电理念,不但有助于推动电网结构的发展,而且还有利于输配电调度性质的转变。综上,储能技术的出现及其在电力系统中的应用,对电网的持续、稳定发展具有积极的促进作用。

2储能技术分析

2.1化学储能

这种储能技术利用的是化学反应。能量在电能与化学能之间转化,实现能量的储存。电池是能量转换的载体,而且电池的种类是非常多样的,其电化学反应也有很大的差异,不同种类的电池组成的材料各不相同,但其内部的核心结构是比较相似的,都具有正负极,且电解质以及隔膜都是必不可少的结构。正极代表的就是电势高的一端,负极与之相反,充电的过程中,正极会被氧化,阳离子会来到负极,电子则是在外电路移动向负极。放电的原理与其相反。

2.2飞轮储能

可将飞轮储能与风力发电相结合,由此可使风能的利用效率获得大幅度提高,同时发电成本也会随之显著降低,可以为电力企业带来巨大的经济效益,很多发达国家的岛屿电网采用的都是风轮储能,如美国、日本、澳大利亚等等。在电力系统中,绝大多数故障及电能的运输风险等问题,都具有暂态稳定性的特征,由此会对电网储能系统造成较大的影响。飞轮储能技术在电力系统中的应用,能够对电网中的故障问题进行灵活、有效地处理,为电网的安全、稳定、可靠运行提供了强有力的保障。这种储能技术最为突出的优势在于容量大、密度小、速度快。因此,在相同的容量条件下,应用飞轮储能可以达到双倍的调节效果。

2.3电磁储能技术

电磁储能是一种实现电磁能与电能相互转化的储能技术,包括超导磁储能与超级电容器储能两种技术应用方式。其中,超导磁储能技术是将超导材料制成线圈,由电力网络经过变流器进行供电并提供工作磁场,能量转换效率较高,约达90%左右。超导储能技术具有高转换效率、快速响应及环保等特点,在超导状态小,线圈的电阻可以忽略不计,对于能量的损耗极小,可以进行长期供能。但提供时,超导体线圈,需要在超低温液体中保存,就需要投入大量的成本,且技术应用较为复杂。超导储能技术的应用,可以通过新能源电力系统合理控制电压与频率等,确保电力供应的稳定性。另外,这种技术的应用可以实时交换大容量电力能源,并且补偿其功率,在瞬态的情况下提高电能质量,在暂态的情况下提高电能稳定性。

2.4抽水蓄能

抽水蓄能通常是由水库、发电系统以及输水系统组成。水库由上下水库两部分构成,之间有落差,当电力负荷过低的时候,下水库中水就会抽到上水库,通过借用水力势能来储存能量,而当电力负荷过高时,就可以将上水库中的水送入下水库,这样就可以将水力势能转化为电能。这项技术已经非常稳定,其储能的容量以及功率都比较大,只是会受到水库容量的限制,不会受到其他方面的限制。但这项技术也有一定的缺陷,就是对地理条件有着严格的要求,建造水库本身就需要一定的特殊条件。

2.5电池储能技术

电池储能技术在现代电力系统中的发电环节和配电环节都有着广泛的应用,是一种比较成熟的储能技术。总之,储能技术具有以下几种功能:一是保证电力系统的相对稳定,二是供电功能和促进再生能源的利用。电池储能技术在电力分配中的作用主要是:削峰填谷、备用电源。发电环节应用电池储能技术可大大提高电网输电的效率。在发电厂装备相应容量的电池储能系统,可以将发电厂产生的电能实时的存储起来,然后在需要调配的时候接入电网进行使用。这种电力存储的方式不仅可以将多余的电能存储备用,还可以降低输电系统的配电压力,当然,智能电网体系中应用储能技术可以更好的实现电力存储和调配,缓解电网体系的输配电压力。输电环节使用电池储能技术可以提高输电线路的安全性和稳定性。当输电线系统的输电任务变重时,电池储能系统可以将一部分电能先存储起来,然后等到输电高峰过去后再将这部分电能输送出去,这样对于输电系统的设备也是一种间接保护。

2.6相变储能技术

相变储能技术是通过相变材料进行吸热与放热实现能量存放的技术,具有较高的能量密度,同时其相变储能的装置设计简单,能够进行灵活调整,便于使用与管理,包括电储热技术、熔融盐储热技术与冰蓄冷技术三种。其中,电储热技术是利用水与金属的储热性能实现技术应用的,水的热能存储技术,是将水作为介质存储热能,便于运维管理,成本投入较少;金属的热能存储技术,是将金属作为介质存储热能,利用金属的固体与液体之间的物态变化来进行热能的存放,具有高温度、高导热性等优势。

结语

综上所述,储能技术能够对电能进行有效地存储,由此改变了电能即发即用的性质,其在电力系统的应用,可以使电网的运行安全性和稳定性获得大幅度提升。在未来一段时期,应当加大对储能技术的研究力度,除对现有的储能技术进行不断地改进和完善之外,还应开发一些新型的储能技术,从而使其更好地为电力系统服务,这对于推动我国电力事业的发展具有重要的现实意义。

参考文献:

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