【摘要】近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量的要求日益增高。儲(chǔ)能技術(shù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，滲透于電力系統(tǒng)的輸電、變電、配電等各個(gè)環(huán)節(jié)。文章主要結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，介紹了現(xiàn)代配電網(wǎng)中存在的問題，從而針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究，提出了自己的看法。

【關(guān)鍵詞】智能配電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)問題應(yīng)用

智能電網(wǎng)的發(fā)展是未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，目前我國(guó)根據(jù)國(guó)情和需求對(duì)智能電網(wǎng)有著不同的定義和側(cè)重點(diǎn)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新興電能不斷興起，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將會(huì)受到更大的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)引入儲(chǔ)能技術(shù)可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量，提高資源的利用率，增加國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于大量不同的電能儲(chǔ)存設(shè)備接入到電網(wǎng)中，對(duì)維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)又有了更高的要求。

一、現(xiàn)代配電網(wǎng)中存在的問題

電能質(zhì)量的安全性和可靠性是對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求。也是未來電網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。但伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的用電設(shè)備的大量使用以及新興能源企業(yè)的興起，電力系統(tǒng)的運(yùn)行存在許多問題：

（1）大量非線性負(fù)載的接入。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和不斷進(jìn)步，導(dǎo)致電力電子裝置和整流裝置等非線性設(shè)備大量使用，將會(huì)產(chǎn)生大量的諧波污染，復(fù)雜大電網(wǎng)受到擾動(dòng)后的安全穩(wěn)定性問題日益突出。

（2）風(fēng)能、太陽(yáng)能的接入，導(dǎo)致電網(wǎng)功率、電壓不斷波動(dòng)。清潔能源和可再生能源是未來發(fā)展的主要方向，新興能源的發(fā)展給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，由于新能源的介入，使電力傳輸系統(tǒng)逐漸由傳統(tǒng)單向潮流向雙向潮流轉(zhuǎn)變。由于新能源發(fā)電具有隨機(jī)性和間歇性輸出的功率不確定，使配電系統(tǒng)的功率不斷波動(dòng)，至使配電網(wǎng)功率與電壓不穩(wěn)定。

（3）電力負(fù)荷峰谷差較大。隨著人們生活水平的提高，各種家用電器已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，電力負(fù)荷的峰谷差也會(huì)隨之增大。這種差值將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的頻繁啟停，機(jī)組頻繁啟停不僅增加能耗，而且影響機(jī)組壽命，使電力設(shè)備發(fā)電效率下降。

綜上分析，為了解決新形勢(shì)下人們對(duì)電能質(zhì)量的安全、可靠性的新要求，隨著電能存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)儲(chǔ)能及超導(dǎo)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是很有前景的。隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，電網(wǎng)的兼容性、安全性和可靠性將會(huì)有更多保證。

二、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成概述

儲(chǔ)能系統(tǒng)是利用超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來，需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或其他負(fù)載的一種電力設(shè)施。其系統(tǒng)主要由：超導(dǎo)線圈、低溫裝置、制冷裝置、交流裝置和測(cè)控系統(tǒng)組成。

儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的是電磁能，在應(yīng)用時(shí)無需能源形式的轉(zhuǎn)換，因此其響應(yīng)速度是其他儲(chǔ)能裝置無法比擬的，另外超導(dǎo)磁體電阻為零，故其平均傳輸?shù)碾娏髅芏纫瘸Ｒ?guī)磁體要高，可產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)且有較大的能量存儲(chǔ)密度。所以功率密度大和響應(yīng)速度快是超導(dǎo)儲(chǔ)能最大的優(yōu)勢(shì)。

三、儲(chǔ)能技術(shù)在現(xiàn)代配電網(wǎng)中的應(yīng)用

（1）功率快速補(bǔ)償以改善電能質(zhì)量。由于電力技術(shù)的發(fā)展，長(zhǎng)時(shí)間電力中斷事故發(fā)生幾率較小，而瞬態(tài)電力故障如電壓驟降/升、閃變等瞬間斷電日漸突出，對(duì)許多電能質(zhì)量要求高的工業(yè)用戶危害極大，造成產(chǎn)品的次品率上升。由于超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、功率密度大的優(yōu)勢(shì)，它對(duì)瞬態(tài)電能質(zhì)量故障問題能起到很好的改善作用。

（2）抑制電網(wǎng)的低頻振蕩。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著電網(wǎng)互聯(lián)、單機(jī)容量的增加，系統(tǒng)出現(xiàn)增幅性低頻振蕩的可能性越來越大。近年來，我國(guó)的東北、華中、廣東、香港互聯(lián)網(wǎng)中也相繼出現(xiàn)了低頻振蕩現(xiàn)象。這種低頻振蕩是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于相應(yīng)有功負(fù)荷的變化而搖擺時(shí)，正阻尼不足引起的。當(dāng)系統(tǒng)中接入容量足夠大的儲(chǔ)能系統(tǒng)后，在電網(wǎng)中各機(jī)組受擾動(dòng)的暫態(tài)過程中，可瞬時(shí)向電網(wǎng)提供有功功率補(bǔ)償，使各機(jī)組保持同步運(yùn)行。

（3）減少負(fù)荷峰谷差，提高配電線路負(fù)載能力。2011年1月1日，發(fā)改委、電監(jiān)會(huì)等六部委最新聯(lián)合印發(fā)并正式實(shí)施的《電力需求側(cè)管理辦法》中提到“推動(dòng)并完善峰谷電價(jià)制，鼓勵(lì)電網(wǎng)低谷儲(chǔ)能”，由此看來國(guó)家對(duì)負(fù)荷峰谷差給電網(wǎng)帶來的影響已經(jīng)有了足夠的重視。若將超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)中，不僅可以調(diào)節(jié)峰谷差，同時(shí)也可以提高配電線路的負(fù)載能力，延長(zhǎng)輸配電線路的使用壽命，減少電力公司因改擴(kuò)建輸配電線路的投入資金，帶來的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。

（4）延緩配網(wǎng)升級(jí)，降低成本。當(dāng)某一線路負(fù)荷超過其容量時(shí)，則需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)或者增建，傳統(tǒng)的措施包括升級(jí)或者增建變電站變壓器、輸配電線路等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃或電網(wǎng)升級(jí)擴(kuò)建成本很高，尤其是在擁擠的城市區(qū)域，由于用地緊張，更加劇了電力建設(shè)的資金投入和實(shí)施難度。

在儲(chǔ)能技術(shù)不斷成熟以及裝置成本持續(xù)降低的前提下，面對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)將要超過配電線路負(fù)載能力時(shí)，電力公司可考慮在以下幾種情況下應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)：（1）過負(fù)荷情況較少出現(xiàn)并且過負(fù)荷只是發(fā)生在某天的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)；（2）負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢；（3）配電網(wǎng)升級(jí)資金昂貴，小容量的儲(chǔ)能可以延緩相對(duì)較大的投資，“杠桿”作用明顯；（4）傳統(tǒng)的升級(jí)方法行不通，比如無線路走廊，考慮環(huán)境和美觀因素等不能鋪設(shè)線路等情況下，利用安裝在過負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的較小容量的儲(chǔ)能裝置來延緩輸配電網(wǎng)升級(jí)所帶來的較大的資金投入，延緩配網(wǎng)升級(jí)。

四、儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的出現(xiàn)就是解決新能源發(fā)電的接入問題。世界上各個(gè)國(guó)家都在積極研究并嘗試應(yīng)用新能源進(jìn)行發(fā)電，但是隨著新能源發(fā)電并入電網(wǎng)，傳輸系統(tǒng)由單向潮流向雙向潮流轉(zhuǎn)變，再加上新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，將導(dǎo)致配電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)不止，甚至偏移極限范圍。

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，新能源并網(wǎng)發(fā)電成為可能。新能源發(fā)電主要指風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等，受地理環(huán)境的影響很大，具有明顯的間歇性和不連續(xù)性。這種不連續(xù)性將會(huì)使得發(fā)電系統(tǒng)輸出的功率不穩(wěn)定，快速頻繁的功率變化將會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓不斷波動(dòng)，甚至導(dǎo)致無功調(diào)節(jié)裝置頻繁動(dòng)作。導(dǎo)致電能質(zhì)量下降和降低系統(tǒng)裝置的使用壽命。

當(dāng)在配電網(wǎng)中加入儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置后，因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)裝置具有非常快捷的功率調(diào)節(jié)功能，可以補(bǔ)償電壓跌落、調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)因數(shù)等功能。當(dāng)含有儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置的新能源發(fā)電系統(tǒng)正常工作時(shí)，可為系統(tǒng)提供有功、無功的補(bǔ)償，以平滑節(jié)點(diǎn)電壓的波動(dòng)。同時(shí)可以吸收多余電能，系統(tǒng)電能不足時(shí)可以為系統(tǒng)提供功率支撐。當(dāng)配電網(wǎng)端發(fā)生故障時(shí)，可以抑制發(fā)電機(jī)端電壓的跌落，提高供電的可靠性。儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置的接入不僅提高了資源利用率，也提高了電網(wǎng)的兼容性和可靠性，為智能電網(wǎng)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之，儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，將很好地提高系統(tǒng)的可靠性，提高電能質(zhì)量，緩解電量的供需不平衡。不同儲(chǔ)能形式有各自的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和適用環(huán)境，應(yīng)用時(shí)需綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性。隨著儲(chǔ)能技術(shù)向大容量，低成本發(fā)展，技術(shù)日益成熟，將會(huì)在未來電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，但是，儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行過程中存在著一些影響，需要深入研究與控制，維護(hù)電網(wǎng)的安全性及穩(wěn)定性。

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