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1、储能技术及其可再生能源发电储能中的应用【摘 要】基于我国社会经济的飞速发展，人们对于生活质量的要求越来越 高，电力行业在面临巨大机遇的同时，也有了更高层次的挑战。为了能够解决目 前我国电能紧缺的情况，各企业纷纷开始重视起可再生能源在电力系统中的作 用，同时分析了储能技术电网运行中优势。本文主要从目前我国发电储能的技术 现状作为切入点，分析储能技术及其可再生能源发电储能中的应用1。【关键词】储能;可再生能源;发电引言随着人们对能源需求量的逐渐增加，利用可再生资源发展能源产业已经成为 了社会发展的必然趋势。但是由于分布式能源自身的特性，如果将其直接与电力 系统进行关联，将会对系统的安全运行造成影响
2、，无法达到应有的效用。因此电 力企业需要采取其他手段来应对市场的发展动向。能源最为人们生活的重要组成 部分，起到了不可或缺的作用，为了能够满足人们你对于能源的需求，我国目前 将更多的精力投入到能源的开发利用上，怎样提升能源的利用率已经成为了去全 球能源行业面临的难题。可再生能源发电技术是目前最具发展前景的一项技术， 但是在实际应用过程中，由于各方面因素的限制，导致可再生能源发电储能过程 中，经常会出现电压浮动较大、供电不稳定的情况，因此，为了能够应对此种情 况，需要将储能技术应用到可再生能源的发电储能中去，有效的解决其在运行过 程中需要的难题2。L储能技术及其可再生能源在发电储能中的重要性储能
3、技术能够有效的解决可再生能源在使用过程中的不稳定性，使得分布式 电源对电力系统的影响降到最低。首先，储能设备能够有效的调整分布式电源的 作用力大小，能够使得其对供电质量的影响力降低。其次是在风能、光伏电源出 力预测环节综合考虑储能装置的作用，将有效提预测精度。最后，由于储能设备 作为分布式电源的组成部分，因此能够有效提升其灵活性，在一定层面上使得可 再生能源作用力与变电设施间的兼容率，提升电力系统的运行效率3。2 .储能方式的简要概述目前我国电力行业应用的储能方式有很多种，但是究其根源主要分为三个类 型。2.1 机械储能机械储能也可以细分为几个类型其一是抽水储能，抽水蓄能站目前已经得到了广泛普
4、及，这一储能方式的优 点在于能够使发电与储能的兼容性得到提高。所以能够在电力系统中占据一席之 地。虽然抽水储能具有较大优势，但是其对设备的安装地点要求较高，非常容易 受到外界环境的影响，顾名思义，抽水储能需要水资源较为丰富的地区才能够使 用，并且地势较为平缓，不能有山丘沟壑。通过对风力发电、光伏发电与作为调 节电源的抽水蓄能电站之间的容量配比问题进行了研究，从多能互补开发的角度 克服高成本、高运行维护需求等单系统运行的缺点。其二是压缩空气储能，这一储能方式的优点在于时间长、容量大。在电力系 统运行疲劳时，能够将其中多余的能源变为压缩空气的内能，然后进行储存。在 用电高峰时期，能够将这一部分储存
5、的能量通过加热设备进行转化，将其变为电 能用以应对用电高峰。目前这一技术在我国仍旧处于发展中阶段，科研人员在这 方面的发展空间仍旧很大。其三是飞轮储能，这一储能方式是以动能形式将电能储存起来，通过飞轮旋 转产生的动能储存电能，当电力系统在运行过程中需要这部分能量时，飞轮可以 带动发电机进行发电，其优点在于占地面积小、使用时间长，但是容量不高，飞 轮储能能够实现电能输入、存储、输出的全过程，现今已经得到了广泛普及。与 化学储能不同的是，机械储能不会出现过度充放电的情况，能够有效的检测放电 的程度，目前我国已经有多家企业使用飞轮储能设备。2.2 电化学储能全球电化学储能主要包括锂电池、铅炭电池、钠
6、硫电池以及液流电池。随着 各国支持政策持续出台及制造工艺不断完善，近年来储能电池技术发展迅猛，电 池安全性、循环寿命和能量密度等关键技术指标均得到了大幅提升，应用成本快 速下降。其中锂电池能量密度5年来提高了 1倍、循环寿命提高了 23倍、应 用成本下降了 60%;铅炭电池循环寿命较传统铅酸电池提升了 34倍，再生利用 率达97%,综合度电成本约0.6元/千瓦时次，均接近盈亏平衡拐点，大规模商 业化应用初现端倪。以锂电池为代表的动力电池已广泛应用于电动汽车领域，铅 炭电池则广泛应用于电力系统用户侧储能系统。目前，我国锂电池与铅炭电池储能的电池本体、能量管理、变流器和系统集 成等核心技术已达国际
7、先进水平。随着政策红利继续释放及基础科学持续进步， 可以预见未来储能电池技术成熟度将不断提高，应用成本也将进一步降低。以锂 电池（磷酸铁锂）和铅炭电池为例，预计到2020年，磷酸铁锂电池循环次数将 达1万次、铅炭电池5000次，循环寿命较当前平均提升L7倍;磷酸铁锂电池能 量成本降至1000元/千瓦时，铅炭电池800元/千瓦时，综合度电成本降至0.26-0.3 元/千瓦时次，成本较当前平均下降60%,达到常规火电元/千瓦时的运 行成本水平。另外，钠硫电池目前由于辅助系统设计复杂，安全防护要求高，系 统造价昂贵等原因，目前全球技术成熟度参差不齐（仅日本NGK公司可量产）, 但其在原材料成本、能量
8、密度等方面具有优势，适合于变电站等固定的工业场所 应用，目前西方阈家电网级电池储能系统中钠硫电池所占比例最高，随着真空绝 热保温技术的突破，未来或成为继锂电池及铅炭电池之后的又一大储能电池技术 应用热点。2.3 电磁储能电磁储能主要包括超导电磁储能、超级电容器储能等几种形式。超导电磁储 能主要是通过超导线圈及整流、逆变装置，将电能以电磁能形式储存，或者是将 能量转化成电能以后输送给电力系统。这种储能形式的转换速度较快，同时不会 出现过多的能量损耗，并且绿色环保，因为被大众所认可。超级电容器储能有叫 做电化学电容器，这是一种相较于传统电容器更为精密的储能设备，集合了化学 点出与电容器二者的的优势
9、，容量相对于其他储能形式来讲比较大。与此同时， 这一技术能够在短时间内提供大量电能，因此可以用作电力系统电压突然跌落等 情况下，用于短时间内稳定供电系统。3 .储能技术性质分析由于我国现今经济发展速度较快，居民对于生活水平的要求也越来越高，日 常消耗的能源也随之不断啧增加，为了能够进一步的满足社会发展需求，开发可 再生能源是成为了一种有效的方式，为了能够保障居民稳定、安全用电，研发新 技术迫在眉睫。在储能技术重点研发计划中，着力加强对先进储能技术研发任务的部署，集 中攻克制约储能技术应用与发展的规模、效率、成本、寿命、安全性等方面的瓶 颈技术问题，使我国储能技术在未来5-10年甚至更长时期内处
10、于国际领先水平, 形成系统、完整的技术布局，在重要的战略必争技术领域占据优势，并形成新的 具有核心竞争力的产业链。通过对上文各项储能技术进行分析可以了解到，在某些场地较大、容量较高 的地方，可以采用抽水储能，这一储能方式能够应对大容量的储能工作。而飞轮 储能能够在电力系统低频振荡中发挥有效作用。4 .结语通过分析上文几种储能方式可以了解到，随着全球能源经济的发展，现今的 储能方式不在是一昧的追求技术，而是需要将低碳环保放到首位，可再生资源发 电作为目前我国电力行业所提倡的新型技术，虽然在使用过程中存在电压浮动的 问题，但是储能技能能够有效的解决这一矛盾，从而使得二者能够相辅相成、共 同发展。储
11、能技术在可再生能源发电储能过程中发挥着极其重要的作用，本文简 要概述了几种储能方式，并且分析其适用范围，以发挥其最大效用，从而推动我 国可再生能源发电储能技术的进一步发展。参考文献：1郭文勇，蔡富裕，赵闯，张京业，滕玉平，肖立业.超导储能技术在可再 生能源中的应用与展望J.电力系统自动化，2019, 43 (08)： 2-19.2查尔斯韦斯特储能技术能否加速中国可再生能源发展？ J.变频器世界， 2017 (03)： 34-35.3储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势C.中小型风能设备 与应用(2016年第3期总第23期).：中国农业机械工业协会风力机械分会， 2016： 21-29.
12、储能技术在电气工程领域中的应用展望摘要：在现代化社会中，应用最为广泛的能源就是电能，伴随着各项技术飞 速发展，重新调整了电能生产领域的流程化项目。作为国民经济增长的支柱性产 业，电力企业要想达到人们对电能逐年增长的需求量，必须要对电能生产结构进 行进一步的优化。传统的电网运行系统具有很大的不足，使点电能供应质量大大 下降，电能的供应也相对滞后，发挥储能技术的优势，能够使电力生产的灵活程 度得到显著提高，对社会经济的发展具有非常大的积极影响。关键词：储能技术;电气工程领域;应用电能是当今社会必不可少的应用能源，其影响范畴十分广泛，在技术发展的 同时，电能生产领域也对其流程化项目作出了创新性调整，
13、只有从根本上优化电 能生产结构，才能满足日益增加的电能需求，而电力产业也逐渐发展成为国民经 济运行的基础性产业。以往的电网运行系统存在一定的缺陷性，这就在一定程度 上对电能的供应造成了滞后性影响，而储能技术的出现及应用，就能有效提升电 力生产的灵活性，为经济建设提供助推力，因此针对储能技术进行应用与发展研 究是具有重要意义。一、电能生产中存在的问题及储能技术的作用1、电力系统的安全运行存在阻碍性问题。在当今社会，电力需求不断增加, 这就使得电力系统不断调整，其内部运行环境也就更加复杂，不仅电力系统容量 呈现出了量化增加特点，电网更是有所拓展，而电网的稳定性就会相对下降，这 将会阻碍电力事业的高
14、效发展，其运行环境的安全性也难以得到基本保障，这就 需要从电网运行的实际情况入手，开展有针对性的强化工作，在这一环节中应当 增强各个部分的强耦合性、系统运行环境也需要作出适宜性调整。因此不难发现, 大电网稳定性的缺失，不仅会对电网运行的安全性造成不良影响，更会阻碍电力 事业的高效发展。2、可再生能源的利用效率低。在当今社会，能够消耗总量不断增加，例如 石油等不可再生资源，在不断开发并使用这类能源时，其存在量逐渐减少，并且 呈现出了耗竭现象。因此，能源应用问题日益激化，这就需要寻找替代能源，实 现能源结构的优化调整，而风能及太阳能等资源是可再生资源，在将这类资源进 行高效利用后，就能在一定程度上
15、缓解能源应用问题，实现能源的可持续发展。 而电气工程领域对能源的耗费程度较高，为了解决能源利用现状，就需要应用可 再生资源对应用能源做出替换。但是在实际应用环节，能源利用率却普遍不高， 并且稳定性难以保证，这就使得资源利用效率难以提升。二、现有储能技术的方式1、抽水储能技术。按照任何容量建造的抽水储能电站，储存能量能够释放 几小时到几天，效率在75%80%之间，主要在频率控制、能量管理等领域应用。 现如今，超过85GW的抽水储能机组在全世界运行。储存能量非常大是抽水储 能的最大特点，因为这一点使之十分合适于电力系统调峰和用作备用电源的长时 间场合。2、蓄电池储能技术。高效的储能的NaS电池，可
16、以输出脉冲功率，输出的 脉冲功率可达连续额定功率的六倍，而这一切，可以在三十秒内完成，这一特性 使得和负荷的削峰填谷调节和电能质量调节同时做到，使得整体设备的经济性得 到提高。3、飞轮储能技术。通过磁悬浮轴承支撑的机构和一个圆柱形旋转质量块组 成了现代飞轮储能系统，大多数的飞轮储能系统都是如此。为了提高系统的寿命 而通过磁悬浮轴承来消除摩擦损耗。飞轮系统应该在真空度较高的环境中运行， 以减少风阻损耗而使得储能效率得到保证。通过某种形式的电力电子装置，连接 飞轮与电动机或者发电机，调节飞轮转速，使得电网间的功率与储能装置交换实 现。三、储能技术在电气工程领域的应用1、应用于大型互联电力系统的稳定
17、控制。随着社会的现代化建设，电力系 统稳定控制的思维方式被储能技术的出现而改变，储能技术在电气工程领域的应 用日益增多，这在很大程度上促进了社会的现代化建设。储能技术在大型互联电 力系统稳定控制中的应用，是储能技术在电气工程领域中的典型应用，对于抑制 系统发生的局部震荡，使用传统的PSS,通过发动机附加磁进行控制，就会得到 很好的效果，然而，对于在工作过程中可能会出现在其中区域间多模式低频振荡 问题的大型复杂互联电力系统来说，使用传统的PSS,通过发动机附加磁进行控 制的这种办法，得到的效果就不尽如人意，不能够使控制效果达到满意的原因， 是由于PSS需要通过发电机组的励磁控制起到效果，然而在某
18、条输电线路上的 最有效的控制点与最有效控制部位之间的距离过大，所以达不到满意的效果。机 组间的振荡由于传统电力系统中引起的，由于来自于任何细小的扰乱而引起的动 态不平衡功率，然而，只要响应速度够快且装置容量够大的储能装置，就可以以 主动制被动，从而实现任何情况下系统功率的完全平衡。在系统中，如果发电机 的励磁系统能够不和这种电力系统稳定控制装置共同作用，就能够更加方便地运 用最有效的部位。这种控制装置所产生的控制量可直接作用于导致系统振荡的源 头，储能技术在大型互联电力系统稳定控制中的应用，进一步加快了社会走向现 代化科技水平的步伐。2、应用于脉冲功率系统。储能技术在脉冲功率系统中的应用，也是
19、储能技 术在电气工程领域中的典型应用。负载、储能单元、开关、低功能率能源以及波 形调制，组成了脉冲功率系统，而储能单元、开关、低功能率能源以及波形调制 均是脉冲率源。脉冲功率源的发展趋势是要求做到让输出功率高、功率密度高、 储能密度高以及重复频率高。将储能期间的重量、体积等减小，对于脉冲功率系 统来说具有十分重大的意义。为了使得小型化高功率存储得以实现，就要使用研 究新型的储能方式与技术，以及将传统储能器件与不同的储能设备相结合起来的 办法，惯性储能型、静电储能型和电感储能型等储能器，都是目前投入使用的储 能器。四、改善电能存储技术方向1、发展电力电子技术。在电力行业的发展过程中，各种能量形式
20、能否真正 地进行有效的转换和发展，会直接对我国储能技术产生影响。因此对于快速、大 容量同时成本又比较低的能量转换问题进行解决，就是一项非常重要的问题。在 这个基础上，我们发展电力中的电能存储技术，将使电力行业得到更有效的进步 和提升。2、对于各种储能技术的有效利用。由于每项储能技术的特点不同，因此在 优点和缺点上都会有很多不同。在实际生产建设过程中，我们也不可能只采用一 种储能技术对工作进行开展和完成。在这个基础上就要对各种技术进行适当的发 挥和利用，根据实际生产和应用的具体要求，要对储能技术中的优势进行有效利 用，对不足的地方进行改善。3、寻找新的应用领域。在发展的过程中，在对储能技术进行完
21、善和发展的 过程中，也要适当地开发和研究新的储能技术，保证技术不断地提升和进步。在 对原有的技术和应用领域进行改善的时候，要及时地封原有的问题进行改善，避 免出现局限性。同时要想让储能技术在应用的过程中向着更全面的方向发展，在 进行服务的过程中就要不断开发新的应用行业和领域，使储能技术在今后的发展 过程中得到更好的进步和应用。作为我国最重要的基础产业之一，电能无时无刻都在影响着人们的生活和社 会的发展。通过对储能技术在中国电气行业和工程中的应用进行分析，不仅对储 能技术的重要性进行了有效突出，同时还对今后怎样提升电能存储方式和方法提 出了一定的建议，对电能的发展有着很大的帮助。希望通过研究和分析，能对今 后中国电力行业的发展起到更大的帮助作用，全面促进中国社会发展和现代化水 平的进一步提升。参考文献：1谈志远.储能技术在电气工程领域的具体运用及未来发展J.建筑建材装 饰，2016 (15)： 81-82.2丰阿芳，张蕾.浅谈储能技术现状及其在电气工程领域的应用前景J.现代 制造,2018 (36)： 96-97.3罗星，王吉红，.储能技术综述及其在智能电网中的应用展望J.智能电 网，2017, 2 (1)： 7-12.4张宋彬.应用于改善风电并网特性的储能集群控制系统研究与设计D,杭 州：浙江大学，2017.