王輝

摘要：大容量儲能技術在微電網運行系統(tǒng)中的應用，能夠有效打破電力供需實施平衡的限制問題，在促進大容量儲能技術大規(guī)模發(fā)展的過程當中，微電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以得到有效的提升，電能質量與水平能夠得到合理的改善，且對于降低晝夜峰谷差，促進新能源大規(guī)模介入電網而言均有至關重要的意義。由此可見，在未來電網的發(fā)展中，儲能電源的應用價值是相當突出的。本文以微電網中的儲能電源作為研究對象，對儲能電源在選擇與應用方面的關鍵問題站展開系統(tǒng)分析與研究，希望能夠引起各方人員的高度關注與重視。

關鍵詞：微電網；儲能電源；選擇；應用

微電網作為一種解決新能源接入的關鍵手段，主要是指從系統(tǒng)性角度入手，將包括發(fā)電機，儲能裝置，負荷，以及控制裝置在內的關鍵設備相互結合，形成一個單一單元（具有可控性的特點），同時面向終端用戶進行熱能與電能的供應工作。結合實踐工作經驗來看，認為在電源供應的過程當中，總供給功率以及負荷無法實現動態(tài)的供需平衡關系，因此就需要通過引入儲能裝置的方式，對系統(tǒng)能量方面存在的不足進行補充，或對多余能量進行釋放。在并網、離網等運行模式下，通過對儲能設備的合理應用，能夠使系統(tǒng)運行電壓更加的穩(wěn)定，確保頻率可自動調整至安全可靠的運行的狀態(tài)下。從這一角度上來說，在微電網運行系統(tǒng)中，引入儲能裝置是非常必要且必須的。通過該技術措施的實施，除了能夠使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定可靠以外，還能夠使電能質量得到合理的改善，并及時解決在電能供需失衡方面存在的問題。本文即圍繞該問題展開系統(tǒng)分析與探討。

一、微電網儲能電源的選擇分析

在物理儲能方式中，典型代表有兩種表現形式：一是抽水蓄能儲能，二是壓縮空氣儲能。以上兩種儲能技術具有較高的能量轉換效率，循環(huán)壽命較長，運行規(guī)模較大，且運行費用低廉。但，在將其推廣至微電網系統(tǒng)使用的過程中，會在不同程度上受到外部條件的影響與限制，對于地理條件以及場地條件有比較嚴格的要求，因而導致以上兩類物理儲能技術的建設存在比較大的局限性。且，上述兩種儲能方案下需要一次性投入費用較高，動作響應速度慢，在微電網正常運行實時控制以及并網、離網轉換的運行背景之下，無法與之動態(tài)需求相契合，因而當前多不建議采用。

在電磁儲能方式中，面向電力系統(tǒng)調峰目標的大規(guī)模超導蓄能裝置，電磁力約束技術，以及制冷技術至今還未形成一套比較成熟的發(fā)展理念，因此在將其作用于工業(yè)化領域的過程當中還不具有大規(guī)模推廣的實踐價值。

在動力電池儲能方式中，針對當前廣泛使用的鉛酸蓄電池而言，其還存在一定的局限性，如循環(huán)使用壽命較短，且不支持深度放電功能，放電功率在很大程度上會受到該裝置容量大小的影響，并且后期運行維護費用開支較大。若不對此類儲能裝置進行技術層面的改進，很難將其作用于未來的儲能設備大容量發(fā)展工作中。

有關人員提出：未來微電網儲能電源研究領域中，可以嘗試將鉛酸蓄電池、鋰電池、以及超級電容作為主要發(fā)展方向。為此對其特性進行對比：首先，從充放電方法上來說，超級電容為恒流限壓，鋰電池為恒流限壓，超級電容為恒流；其次，從安全性上來說，超級電容有存在斷路的可能性，鋰電池有一定發(fā)生爆炸的可能性，鉛酸蓄電池技術穩(wěn)定；再次，從環(huán)保性上來說，超級電容具有綠色環(huán)保優(yōu)勢，鋰電池綠色環(huán)保，不含有毒有害物質，鉛酸蓄電池有一定鉛污染；再次，從電池原理上來說，超級電容為電化學過程，鋰電池為離子遷移過程，鉛酸蓄電池為氧化還原過程；最后，從最大放電電流上來說，超級電容為1000A，鋰電池為10A，鉛酸蓄電池為200A。

二、微電網儲能電源的應用分析

研究顯示：對于建立在可再生能源基礎之上的分布式發(fā)電系統(tǒng)而言，在其中通過增設儲能裝置的方式，除了能夠對能源利用率加以合理提升以外，還能夠有效控制分布式發(fā)電系統(tǒng)運行期間的環(huán)境污染問題，促進系統(tǒng)經濟性水平的提升。除此以外，儲能裝置作用下，能夠使分布式發(fā)電系統(tǒng)按照制定規(guī)劃完成發(fā)電任務，在并網運行條件下，達到改善其動作可靠性以及調度靈活性的目的。

對于超級電容器而言，其最大的性能特點是：在額定電壓范圍內，能夠被充電并達到任意電位標準，且能夠完全放出充電電位。而對于蓄電池而言，在充電過程當中，受到自身化學反應的限制影響，導致其可充電的電壓范圍較窄，且過充過放都會對蓄電池造成永久性的破壞。同時，對于蓄電池額依然，受到高功率脈沖因素的影響，其使用壽命會有明顯的降低趨勢。但，在體積一致的條件下，蓄電池與超級電容器對比，其所能夠儲存的能量明顯更高。超級電容器可以快速充電并且支持數十萬次以上的反復循環(huán)，其循環(huán)使用壽命上的優(yōu)勢明顯高于蓄電池。但，其也存在容量、價格等方面的缺陷，故對其應用產生了不良影響，無法與當前大規(guī)模的儲能要求相適應。結合以上分析認為：可充分利用蓄電池在儲存能力上的優(yōu)勢以及超級電容器在功率特性上的優(yōu)勢，將兩者結合，混合應用，從而達到優(yōu)化微電網儲能電源儲能質量的目的。

三、結束語

根據本文對微電網中儲能電源選擇與應用問題的分析，得出以下三個方面的結論：（1）對于現階段微電網工程實踐中常用的鉛酸蓄電池而言，其具有比較成熟的技術經驗，可通過技術改進的方式，將其與磷酸鐵鋰電池以及超級電容器相互結合，成為微電網儲能領域的主要發(fā)展方向，將其與分布式發(fā)電技術結合，促進能源利用率的改善與提升；（2）對于鋰離子電池而言，其產業(yè)基礎良好，有安全性，經濟性，以及能量轉換效率方面的優(yōu)勢，產業(yè)化應用條件比較成熟，可將其作為未來微電網儲能裝置發(fā)展的主流方向之一，并以車用動力電池為主要發(fā)展目標；（3）超級電容器雖有性能上的優(yōu)勢，但成本較高，可將其與鉛酸電池符合應用，通過改進混合技術的方式，在孤網電力系統(tǒng)以及可再生能源系統(tǒng)中進一步推廣開來。