陳慶雯　李婷　黃淳　白凡　張珂?zhèn)?/p>

【摘 要】本文對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用研究進(jìn)行了綜述。簡(jiǎn)要闡述了微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)存在的必要性，分析了儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中的作用，比較全面地介紹了蓄電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、其他儲(chǔ)能以及復(fù)合儲(chǔ)能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，分別說(shuō)明了各儲(chǔ)能方式的優(yōu)點(diǎn)和不足之處并著重分析了最具前景的蓄電池與超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能的儲(chǔ)能方式。最后根據(jù)微電網(wǎng)的特點(diǎn)和要求，指出了微電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)研究目前存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】微電網(wǎng)；儲(chǔ)能技術(shù)；蓄電池儲(chǔ)能；超級(jí)電容器儲(chǔ)能；混合儲(chǔ)能

【Abstract】This paper introduces the academic research of storage technology applied to micro grid.Firstly， it clarifies the necessity of the existence of the energy storage system in micro grid， then it analyzes the role of the energy storage in micro grid.Then the application research of the battery storage， flywheel storage， superconductive magnetic energy storage， supercapacitor storage， other energy storage and hybrid storage in micro grid are discussed. The advantages and disadvantages of various storage methods are introduced， whats more， it emphasizes on the most prospective storage method called hybrid storage.Finally， considering the characteristics and requirements of micro grid， both some existing problems and the future development trend of energy storage technology are presented.

【Key words】Micro grid；Energy storage technology；Battery storage；Supercapacitor storage；Hybrid storage

1 微電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)存在的必要性

作為新能源接入的一種解決方案，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個(gè)單一可控的單元，同時(shí)向用戶供給電能和熱能。由于電源總供給功率和負(fù)荷不能時(shí)刻處于供需平衡狀態(tài)，這就需要由儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收系統(tǒng)多余的能量或釋放能量以彌補(bǔ)系統(tǒng)能量的不足。在離網(wǎng)及并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)利用儲(chǔ)能設(shè)備穩(wěn)定電壓和調(diào)整頻率達(dá)到安全、可靠供電的目的，在接入分布式電源和向負(fù)荷供給高質(zhì)量的電能時(shí)平衡系統(tǒng)功率。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)在微網(wǎng)中是必需的，可解決電能供需不平衡問(wèn)題，在電力系統(tǒng)中主要起電力調(diào)峰、提高微電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的作用。

離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于單個(gè)分布式電源獨(dú)立運(yùn)行，很難維持整個(gè)系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定，而有研究指出一旦可再生能源的裝機(jī)容量所占比例超過(guò)系統(tǒng)容量10%后，將對(duì)局部電網(wǎng)產(chǎn)生明顯沖擊，所以在電網(wǎng)難以達(dá)到的邊遠(yuǎn)或孤立地區(qū)，微電網(wǎng)一般采用分布式電源聯(lián)合運(yùn)行來(lái)為這些地區(qū)提供可靠的電力。它們包括：風(fēng)/光互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)、光/柴聯(lián)合型發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)/風(fēng)力發(fā)電混合系統(tǒng)。利用互補(bǔ)特性聯(lián)合運(yùn)行以獲得比較穩(wěn)定的系統(tǒng)性能，在保證同樣供電穩(wěn)定性和可靠性的情況下，大大減少儲(chǔ)能的容量，雖然聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)能夠確保連續(xù)24h不間斷供電，然而，當(dāng)發(fā)電電源發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，常常不能快速做出響應(yīng)，而必須通過(guò)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。

儲(chǔ)能系統(tǒng)是調(diào)節(jié)微電源性能、保證負(fù)荷供電質(zhì)量、維持電網(wǎng)穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，因此研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)儲(chǔ)能在微網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用十分重要。

2 儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中的作用

2.1 提供短時(shí)供電

微電網(wǎng)有兩種典型的運(yùn)行模式：并網(wǎng)運(yùn)行模式和孤島運(yùn)行模式。在正常情況下，微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或發(fā)生電能質(zhì)量事件時(shí)，微電網(wǎng)將及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行。為避免微電網(wǎng)在這兩種模式的轉(zhuǎn)換中所伴隨的有一定功率缺額的情況，可以在系統(tǒng)中安裝一定的儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存能量，這樣就能保證在這兩種模式轉(zhuǎn)換下的平穩(wěn)過(guò)渡，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。在新能源發(fā)電中，由于外界條件的不確定性，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)常沒(méi)有電能輸出（光伏發(fā)電的夜間、風(fēng)力發(fā)電無(wú)風(fēng)等），這時(shí)就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)向系統(tǒng)中的用戶持續(xù)供電。

2.2 電力調(diào)峰

微電網(wǎng)中的微源主要由分布式電源組成，這就導(dǎo)致其負(fù)荷量不可能始終保持不變，且天氣的變化等情況也會(huì)使其發(fā)生波動(dòng)。另外一般微電網(wǎng)的規(guī)模較小，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力較差，電網(wǎng)及負(fù)荷的波動(dòng)就會(huì)對(duì)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成十分嚴(yán)重的影響。為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的峰值負(fù)荷，就必須使用調(diào)峰電廠來(lái)解決，但是現(xiàn)階段主要運(yùn)行的調(diào)峰電廠，運(yùn)行昂貴，實(shí)現(xiàn)困難。

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題，它可以在負(fù)荷低落時(shí)儲(chǔ)存電源的多余電能，而在負(fù)荷高峰時(shí)回饋給微電網(wǎng)以調(diào)節(jié)功率需求。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為微電網(wǎng)必要的能量緩沖環(huán)節(jié)，其作用越來(lái)越重要。它不僅避免了為滿足峰值負(fù)荷而安裝的發(fā)電機(jī)組，同時(shí)充分利用了負(fù)荷低谷時(shí)機(jī)組的發(fā)電，避免浪費(fèi)。

2.3 改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量

微電網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制和微源的特性決定了其在運(yùn)行過(guò)程中易產(chǎn)生電能質(zhì)量問(wèn)題。微源向微電網(wǎng)的投切過(guò)程、微電網(wǎng)向大電網(wǎng)的投切過(guò)程、微源和負(fù)荷的隨機(jī)性功率變化，會(huì)產(chǎn)生如電壓波形畸變、直流偏移、頻率波動(dòng)、功率因數(shù)降低和三相不平衡等電壓質(zhì)量問(wèn)題。尤其是在包括風(fēng)電或光伏等可再生能源發(fā)電的微電網(wǎng)中，微源輸出功率的間歇性、隨機(jī)性和基于電力電子裝置的發(fā)電方式會(huì)進(jìn)一步加劇系統(tǒng)的電能質(zhì)量問(wèn)題。儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制[14]，就可以調(diào)節(jié)儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)和負(fù)荷提供有功和無(wú)功，達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起著十分重要的作用。

對(duì)于微電網(wǎng)中的光伏或者風(fēng)電等微電源，外在條件的變化會(huì)導(dǎo)致輸出功率的變化從而引起電能質(zhì)量的下降。如果將這類微電源與儲(chǔ)能裝置結(jié)合，就可以很好地解決電壓驟降、電壓跌落等電能質(zhì)量問(wèn)題。針對(duì)系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時(shí)停電、電壓驟升、電壓驟降等問(wèn)題，此時(shí)利用儲(chǔ)能裝置提供快速功率緩沖，吸收或補(bǔ)充電能，提供有功功率支撐，進(jìn)行有功或無(wú)功補(bǔ)償，以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。當(dāng)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)能夠補(bǔ)償諧波電流和負(fù)載尖峰；當(dāng)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開(kāi)孤島運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠很好地保持電壓穩(wěn)定。

2.4 提升微電源性能

多數(shù)諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等的可再生能源，由于其能量本身具有不均勻性和不可控性，輸出的電能可能隨時(shí)發(fā)生變化。當(dāng)外界的光照、溫度、風(fēng)力等發(fā)生變化時(shí)，微源相應(yīng)的輸出能量就會(huì)發(fā)生變化，這就決定了系統(tǒng)需要一定的起過(guò)渡作用的儲(chǔ)能裝置來(lái)儲(chǔ)存能量，如太陽(yáng)能發(fā)電的夜間，風(fēng)力發(fā)電在無(wú)風(fēng)的情況下，或者其他類型的微電源正處于維修期間，而其儲(chǔ)能的多少主要取決于負(fù)荷需求。

除了上述四點(diǎn)以外，儲(chǔ)能在微網(wǎng)中的作用還有很多，例如系統(tǒng)啟動(dòng)，穩(wěn)定控制，適度容量可信度等等。

3 微網(wǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)種類

針對(duì)儲(chǔ)能裝置起到的作用，目前電能的存儲(chǔ)形式可分為機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能三大類，如圖1所示。

3.1 蓄電池儲(chǔ)能

蓄電池儲(chǔ)能是目前微網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛、最有前途的儲(chǔ)能方式之一。蓄電池儲(chǔ)能可以解決系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)的電能需求，也可用蓄電池儲(chǔ)能來(lái)協(xié)助無(wú)功補(bǔ)償裝置，有利于抑制電壓波動(dòng)和閃變。然而蓄電池的充電電壓不能太高，要求充電器具有穩(wěn)壓和限壓功能。蓄電池的充電電流不能過(guò)大，要求充電器具有穩(wěn)流和限流功能，所以它的充電回路也比較復(fù)雜。另外充電時(shí)間長(zhǎng)，充放電次數(shù)僅數(shù)百次，因此限制了使用壽命，維修費(fèi)用高。如果過(guò)度充電或短路容易爆炸，在安全方面稍遜于其他儲(chǔ)能方式。另外蓄電池中使用了鉛等有害金屬，所以其還會(huì)造成環(huán)境污染。蓄電池的效率一般在60%～80%之間，取決于使用的周期和電化學(xué)性質(zhì)。

圖1 儲(chǔ)能技術(shù)示意圖

3.2 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能（SMES）

超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)（SMES）利用由超導(dǎo)體制成的線圈，將電網(wǎng)供電勵(lì)磁產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)再將儲(chǔ)存的能量送回電網(wǎng)或直接給負(fù)荷供電。

SMES與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，由于可以長(zhǎng)期無(wú)損耗儲(chǔ)存能量，能量返回效率很高；并且能量的釋放速度快，通常只需幾秒鐘，因此采用SMES可使電網(wǎng)電壓、頻率、有功和無(wú)功功率容易調(diào)節(jié)。但是，超導(dǎo)體由于價(jià)格太高，造成了一次性投資太大，難以大規(guī)模投入使用。隨著高溫超導(dǎo)和電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置在電力系統(tǒng)中有了越加廣泛的應(yīng)用，將超導(dǎo)儲(chǔ)能和現(xiàn)代電力電子變換技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)它與電力系統(tǒng)的快速高效能量交換，從而以較小的儲(chǔ)能容量實(shí)現(xiàn)較大的功率調(diào)節(jié)，在提高電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和保證供電品質(zhì)方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

3.3 飛輪儲(chǔ)能

現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能技術(shù)主要包括低速飛輪儲(chǔ)能和高速飛輪儲(chǔ)能兩類。飛輪儲(chǔ)能兼顧高能量密度和高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，具有較好的應(yīng)用前景。儲(chǔ)能應(yīng)用于微電網(wǎng)穩(wěn)定控制或電能質(zhì)量控制時(shí)，需頻繁釋放或吸收能量，因此低速飛輪和高速飛輪均具有較好的適應(yīng)性。

飛輪儲(chǔ)能的原理如圖2所示[1]。當(dāng)飛輪存儲(chǔ)能量時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)加速，飛輪將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；當(dāng)外部負(fù)載需要能量時(shí)，飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)能變換為電能輸送出去，并通過(guò)電力電子裝置對(duì)輸出電能進(jìn)行頻率、電壓的變換，滿足負(fù)載的需求。

圖2 飛輪儲(chǔ)能原理圖

飛輪儲(chǔ)能具有效率高、建設(shè)周期短、壽命長(zhǎng)、高儲(chǔ)能量等優(yōu)點(diǎn)，并且充電快捷，充放電次數(shù)無(wú)限，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。但是，飛輪儲(chǔ)能的維護(hù)費(fèi)用相對(duì)其他儲(chǔ)能方式要昂貴得多。

3.4 超級(jí)電容器儲(chǔ)能

根據(jù)儲(chǔ)能原理的不同，超級(jí)電容器可以分為雙電層電容器和電化學(xué)電容器。 超級(jí)電容器是由特殊材料制作的多孔介質(zhì)，它比普通電容器具有更高的介電常數(shù)，更大的耐壓能力和更大的存儲(chǔ)容量，同時(shí)又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量快的特點(diǎn)，在儲(chǔ)能領(lǐng)域中受到越來(lái)越多的重視。

超級(jí)電容器作為一種新興的儲(chǔ)能原件，較之于其他儲(chǔ)能方式有很大的優(yōu)勢(shì)。超級(jí)電容器與蓄電池比較具有功率密度大、充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高、充放電速率快、高低溫性能好、能量?jī)?chǔ)存壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。與飛輪儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能相比，它在工作過(guò)程中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)工作極少，相應(yīng)的可靠性非常高。這樣的特點(diǎn)使得它在應(yīng)用于微電網(wǎng)中有一定優(yōu)勢(shì)。在邊遠(yuǎn)的缺電地區(qū)，太陽(yáng)能和風(fēng)能是最方便的能源，作為這兩種電能的儲(chǔ)能系統(tǒng)，蓄電池有使用壽命短、有污染的弱點(diǎn)，超導(dǎo)儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能成本太高，超級(jí)電容器成為較為理想的儲(chǔ)能裝置。超級(jí)電容器適用于大功率頻繁充放電場(chǎng)合，在微電網(wǎng)中對(duì)穩(wěn)定控制、電能質(zhì)量治理等具有較高適應(yīng)性。

但是超級(jí)電容器也存在不少缺點(diǎn)，主要有能量密度低、端電壓波動(dòng)范圍比較大、電容的串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}。

3.5 其他儲(chǔ)能

在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，除了以上幾種儲(chǔ)能方式外，還有可能用到抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。抽水儲(chǔ)能在集中方式中用得較多，并且主要是用來(lái)調(diào)峰。壓縮空氣儲(chǔ)能是將空氣壓縮到高壓容器中，它是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，但是當(dāng)負(fù)荷需要時(shí)消耗的燃?xì)獗瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)消耗的要少40%。表1為各種儲(chǔ)能方式性能比較[1]。從表1可以看出，現(xiàn)階段由于技術(shù)和成本的原因，鉛酸蓄電池的優(yōu)勢(shì)還比較明顯，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，隨著其他儲(chǔ)能方式價(jià)格的下降，技術(shù)的成熟和環(huán)保要求的逐漸提高，其他儲(chǔ)能以及混合儲(chǔ)能將會(huì)在微電網(wǎng)中得到更加廣泛地運(yùn)用。

表1 各種儲(chǔ)能方式性能比較

Tab1 Performance comparison of various energy storage methods

4 儲(chǔ)能技術(shù)的混合應(yīng)用

4.1 復(fù)合儲(chǔ)能的必要性

就目前的儲(chǔ)能技術(shù)而言，無(wú)論是傳統(tǒng)的還是新型的儲(chǔ)能，沒(méi)有一種單一的儲(chǔ)能技術(shù)可以同時(shí)滿足能量密度、功率密度、使用壽命、儲(chǔ)能效率、環(huán)境特性及成本等多項(xiàng)指標(biāo)。此時(shí)若將兩種或兩種以上的性能互補(bǔ)性較強(qiáng)的儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合起來(lái)組成復(fù)合儲(chǔ)能，則可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。文獻(xiàn)[10]和[11]提出采用超級(jí)電容器與蓄電池混合儲(chǔ)能的儲(chǔ)能方式，對(duì)于解決可再生能源發(fā)電的間歇性和脈動(dòng)性負(fù)荷的供電具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

4.2 微網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的要求

復(fù)合儲(chǔ)能可以是儲(chǔ)能器件內(nèi)部的器件級(jí)復(fù)合，也可以是儲(chǔ)能器件之間的系統(tǒng)級(jí)復(fù)合。要實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定控制，電能質(zhì)量改善和重要負(fù)荷不間斷供電等多重功能，儲(chǔ)能不僅要具備短時(shí)高功率支撐能力，還需提供較長(zhǎng)時(shí)間的能量支撐，對(duì)儲(chǔ)能的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性要求較高。如將超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能或超級(jí)電容器等功率密度高、儲(chǔ)能效率高及循環(huán)壽命長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)與蓄電池、鈉硫電池或液流電池等能量密度高但受制于電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，可最大程度發(fā)揮各儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

4.3 選擇方案比較

在物理儲(chǔ)能方式中抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能具有規(guī)模大、能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但要受到諸如特殊的地理?xiàng)l件和場(chǎng)地等外部條件的限制，建設(shè)的局限性較大，且一次性投資費(fèi)用也較高，響應(yīng)速度慢，無(wú)法滿足微電網(wǎng)并離網(wǎng)轉(zhuǎn)換及正常運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)控制的動(dòng)態(tài)需求。

目前儲(chǔ)能主要采用的鉛酸蓄電池存在循環(huán)壽命較短、不可深度放電、其容量與放電的功率密切相關(guān)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，如不進(jìn)行技術(shù)方面的提高很難滿足未來(lái)電力系統(tǒng)儲(chǔ)能設(shè)備大容量的發(fā)展。鎳鎘蓄電池與鉛酸蓄電池相比具有體積小、可深放電、耐過(guò)充和過(guò)放電、以及使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是內(nèi)阻大、電動(dòng)勢(shì)較低、造價(jià)高、有記憶效應(yīng)。同低成本的鉛酸蓄電池比較，鎳鎘電池初始成本高3～4倍，因此在微電網(wǎng)供電系統(tǒng)中較少采用。

電磁儲(chǔ)能供電力系統(tǒng)調(diào)峰用的大規(guī)模超導(dǎo)蓄能裝置、大型線圈產(chǎn)生的電磁力的約束、制冷技術(shù)等方面還未成熟，該項(xiàng)技術(shù)尚不能進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

與飛輪儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能相比，超級(jí)電容器在工作過(guò)程中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)工作極少，可靠性非常高，使得它在小型的分布式發(fā)電裝置中應(yīng)用有一定優(yōu)勢(shì)，性能比較見(jiàn)表2[2]。

表2 超級(jí)電容、鋰電池、鉛酸蓄電池特性比較

4.4 儲(chǔ)能設(shè)備的復(fù)合應(yīng)用

分布式發(fā)電系統(tǒng)，特別是在基于可再生能源的分布式發(fā)電（distributed generation，DG）中加入蓄能裝置可以有效地提高能源利用率、降低環(huán)境污染、改善系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。使DG按照預(yù)先制定的規(guī)劃進(jìn)行發(fā)電，提高并網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和調(diào)度靈活性。

超級(jí)電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而蓄電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過(guò)放可能造成永久性破壞。

蓄電池如果經(jīng)常受高功率脈沖影響，必然會(huì)導(dǎo)致其壽命的減短。體積相當(dāng)?shù)男铍姵嘏c超級(jí)電容器相比，前者可以存儲(chǔ)更多的能量。超級(jí)電容器可以快速充電并且反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬(wàn)次，而蓄電池僅允許幾百個(gè)循環(huán)。超級(jí)電容器目前由于受容量和價(jià)格方面的抑制，不適合于大規(guī)模儲(chǔ)能場(chǎng)合。因此將超級(jí)電容器的高功率特性和蓄電池的高能量存儲(chǔ)能力結(jié)合起來(lái)，是一種較好的儲(chǔ)能方式。

從蓄電池和超級(jí)電容器的特點(diǎn)來(lái)看，兩者在技術(shù)性能上有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。蓄電池的能量密度大，但功率密度小，充放電效率低，循環(huán)壽命短，對(duì)充放電過(guò)程敏感，大功率充放電和頻繁充放電的適應(yīng)性不強(qiáng)。而超級(jí)電容器則相反，其功率密度大，充放電效率高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，非常適應(yīng)于大功率充放電和循環(huán)充放電的場(chǎng)合，但能量密度與蓄電池相比偏低，還不適宜于大規(guī)模的電力儲(chǔ)能。

如果將超級(jí)電容器與蓄電池混合使用，使蓄電池能量密度大和超級(jí)電容器功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)相結(jié)合，無(wú)疑會(huì)大大提高儲(chǔ)能裝置的性能。研究發(fā)現(xiàn)，超級(jí)電容器與蓄電池并聯(lián)，可以提高混合儲(chǔ)能裝置的功率輸出能力、降低內(nèi)部損耗、增加放電時(shí)間；可以減少蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命；還可以縮小儲(chǔ)能裝置的體積、改善供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)然，除了超級(jí)電容器與蓄電池的混合儲(chǔ)能技術(shù)外，光伏系統(tǒng)中采用蓄電池作為能源存儲(chǔ)設(shè)備，光伏系統(tǒng)中采用氫能方式實(shí)現(xiàn)能源存儲(chǔ)，以及綜合互補(bǔ)氫氣與蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)而同時(shí)采用氫能與蓄電池的混合儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏微網(wǎng)的功率平衡等等措施均為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了一些可實(shí)施的方案。

5 微電網(wǎng)儲(chǔ)能研究發(fā)展趨勢(shì)及存在的問(wèn)題

通過(guò)以上分析可知，各種儲(chǔ)能方式都不能完全兼顧安全性、高比功率、高比能量、長(zhǎng)使用壽命、技術(shù)成熟以及工作溫度范圍寬等多方面的要求。因此，本文著重研究的例如蓄電池與超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能的儲(chǔ)能方式將存在很大的研究前景和發(fā)展空間。但由于時(shí)間和精力有限，本文還有部分難題尚未解決：

（1）儲(chǔ)能裝置的功率及容量配置問(wèn)題[4]；

（2）儲(chǔ)能裝置的控制方法；

（3）儲(chǔ)能裝置如何保證微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行模式與孤島運(yùn)行模式之間的平滑切換；

（4）如何保證儲(chǔ)能裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等[8]。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，由于大電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性的下降，電力系統(tǒng)集中式、超高壓輸電的弊端顯現(xiàn)出來(lái)，而微電網(wǎng)的出現(xiàn)很好地實(shí)現(xiàn)分散電力負(fù)荷的需求，提高大電網(wǎng)的可靠性。儲(chǔ)能技術(shù)作為微電網(wǎng)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它起著提高微電網(wǎng)電能質(zhì)量、增加系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益、承擔(dān)電力調(diào)峰等功能，起著非常重要的作用。隨著可再生能源的蓬勃發(fā)展，微電網(wǎng)的不斷建設(shè)，儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中將得到更加廣泛的應(yīng)用。

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