储能技术在电力系统中的应用

司文伟

（上海华电闵行能源有限公司，上海 201108）

储能技术在电力系统中的应用

司文伟

（上海华电闵行能源有限公司，上海 201108）

本文主要从电池储能技术、混合储能技术和飞轮储能技术三方面，探讨储能技术在电力系统的应用，并分析储能技术未来发展展望，以期为提高电力系统的安全、稳定运行提供一些参考和意见。

储能技术 电力系统 输电系统

所谓储能，是指电力系统中电能的储存。电力系统中的储能技术，具有调节能量供需和电池存储时间等功能。电力系统中，储能不仅可以运用于电力系统发电环节，还可以用于电力系统配电等环节。随着科学技术的迅猛发展以及信息技术发展脚步的加快，新型能源逐步开发，给电力系统带来了一定程度的挑战，电力系统和输电系统的发展对能源的需求加大。目前，我国电力系统中供需矛盾日益严重，现已形成“西电东送”“南北互供”“全国联网”的格局。这种格局使得储能技术成为电网运行中的重要组成部分。将新型储能技术引入智能电网系统中，不仅可以大大提升电池储能功率，还可以保障电力系统和输电系统安全稳定运行。

1 电池储能应用

电池储能是智能电网体系中运用最为广泛的一种技术。无论是在智能电网发电、输电环节，还是在智能电网配电和用电环节，电池储能系统都得到广泛运用。总体而言，储能技术具有发电功能、保障电力系统稳定性、供电功能和促进再生能源利用等功能。作用表现为削峰填谷、备用电源、提高新能源并网能力和电网调频。

第一，电池储能在发电环节的应用。将电池储能系统运用到智能电网体系中，可以大大提升电网运输的安全性和高效性。电池储能系统的容量配置需要根据智能电网运行方式和运用目标进行综合评估与核算。就目前我国示范工程智能电网储能容量而言，平滑风电功率储能容量为一般风电的25%左右；智能电网体系中的稳定功率储能系统容量为一般风电的65%左右。由此可见，智能电网储能体系中大规模风/光发电场储能容量一般在几十兆瓦上，存储时间较长。电池储能通过接入35kV电压等级线路接入职能电网储能系统，如图1所示。

图1 发电侧

第二，输电环节的应用。将电池储能系统引入智能电网体系中，不仅可以有效提高输电线路的稳定性和安全性，还可以降低维修成本和管理成本。智能电网体系中的储能系统可以用作容量较大的调频电站，延长容量存储时间，提高输电运输效率。储能系统通过35kV或者110kV电压等级线路接入电网，如图2所示。

图2 输电侧

第三，变电环节的应用。将电池储能系统引入职能电网体系中，可以提升职能电网存储系统容量和电功率。一般情况下，智能电网存储系统中，电池存储时间大约为7个小时，将变电侧储能装置10KV母线接入输电线路系统中，确保并网运行，如图3所示。

图3 变电侧

2 混合储能系统

混合储能系统主要是蓄电池和超级电容量储能体系。蓄电池和超级电容量由于在技术特性方面具有互补性，因此将其结合可以使职能电网系统产生巨大功效。就蓄电池系统而言，具有密度大、寿命短、功率小、效率低、充电功率较差等特点；就超级电容量系统而言，具有密度低、寿命长、功率大、效率高、充电功率性能良好等特点。因此，将超级电容量与蓄电池系统进行有机结合，可以起到优势互补的作用，因此其在电力系统中应用较为广泛。但是，蓄电池与超级电容量在电力系统中不能同时使用，否则会大大降低电池电容器功率和使用寿命，破坏电池储存系统的性能。

3 飞轮储能技术的应用

将飞轮储能技术引入智能电网系统中，不仅可以提高电可再生能源接纳能力，还可以保障电网系统的安全与稳定运行。随着科学技术的不断发展以及现代信息技术发展脚步的加快，可再生能源被大量引入智能电网系统和输电系统，给输电系统的安全稳定运行带来了一定挑战。将飞轮储能技术与风力发电技术进行有机结合，不仅可以大大提升风能利用效率，还可以降低发电成本，有利于电力企业实现经济可持续发展。比如，澳大利亚的Sand Bay、Coral Bay、Nine Miles Beach、Denham；日本的Dogo Island；美国的Alaska等一系列岛屿电网，都采用了风轮储能技术，以达到降低运输风险和减少系统运行故障等目的。电力系统中故障问题和运输风险问题都是“暂态稳定性”问题，对智能电网储能系统影响较大。而飞轮储能系统可以灵活处理职能电网系统中的故障问题，从而保障电力系统安全、稳定、快速运行。飞轮储能技术具有速度快、容量大、密度小等优势。事实上，在同样容量下采用风轮储能技术可以获得双倍调节效果。

4 未来展望

储能系统虽然可以提高电池存储时间，但是成本要远远高于其他系统。因此，成本问题和能量转换问题是电力企业考虑的主要问题。无论是电池储能技术、飞轮储能技术还是混合储能技术，都有各自的优缺点。如果对其自身的固有技术特性进行改良，会大大增加改造成本。因此，将不同储能技术进行有机结合，可以起到取长补短、优势互补的作用，还能够将不同储能技术自身的特性和性能得到最大化发挥。不仅可以满足电力储能系统的需求，还可以大大延长储能系统电池的使用寿命。这也是电力系统储能领域探讨的最新问题。

就我国液流储能系统而言，已经拥有钒溴、全钒、多硫化钠/溴等诸多体系。其电化学极化较小，能够储备容量较大的能量，可以快速完成充电。电力系统中的储能系统容量得到增加，可以延长电池使用寿命。随着信息技术的快速发展，全钒液流储能系统更加自动化、智能化、商业化和市场化，在电力系统中取得了广泛运用。作为智能电网系统中的配套系统，这种氧化电池具有效率高、成本低和寿命长等优势，市场前景可观。

5 结束语

随着城市化脚步的加快，国家电网对新型能源的需求加大，风能和太阳能等可再生能源被逐步开发。与此同时，为进一步提高电力系统的安全性、稳定性和高效性，需要将新型储技术引入电力系统中，在保障电力系统安全稳定运行基础上降低温室气体的排放量，促进电力企业经济可持续发展，以构建智能化和多元化的电力系统。

[1]方彤，王乾坤，周原冰.电池储能技术在电力系统中的应用评价及发展建议[J].能源技术经济，2011，（11）：32-36.

[2]刘世念，苏伟，魏增福.化学储能技术在电力系统中的应用效果评价分析[J].可再生能源，2013，（1）：105-108.

[3]张昊蒙.浅谈电力储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电子世界，2014，（16）：276.

Application of Energy Storage Technology in Electric Power System

SI Wenwei
(Shanghai Minhang Huadian Energy Co. Ltd, Shanghai 201108)

This article mainly from the storage battery can technology, hybrid energy storage technology and flywheel energy storage technology of storage technology in the application of power system, and analyzed the reservoir to prospects for the future development of technology, in order to improve the safety and stable operation of the power system to provide some reference and advice.

energy storage technology, power system, transmission system