● 國網(wǎng)湖南綜合能源服務(wù)有限公司 陳 宏 徐 勇 劉瀟瀟

隨著全球溫室效應(yīng)問題日益突出，光伏、風(fēng)力等可再生能源的發(fā)電也逐漸受到人們的重視。光能及風(fēng)能都具有豐富的儲量，但其間歇性的缺點會導(dǎo)致電網(wǎng)可靠性、靈活性以及電能質(zhì)量受到極大影響，分布式儲能系統(tǒng)可以有效地彌補這個缺點。目前，各個國家都在積極地開展相關(guān)研究，分布式儲能系統(tǒng)主要涉及五大領(lǐng)域：電化學(xué)領(lǐng)域、電磁學(xué)領(lǐng)域、機械領(lǐng)域、化學(xué)領(lǐng)域、熱交換領(lǐng)域。

1 典型儲能技術(shù)特點

分布式儲能系統(tǒng)目前應(yīng)用最為廣泛的是抽水蓄能（儲能）系統(tǒng)，約占市場份額的95%左右。隨著儲能技術(shù)的迅速發(fā)展，其他儲能及系統(tǒng)也逐漸涌入公用電網(wǎng)。

傳統(tǒng)的電化學(xué)儲能是鉛酸電池儲能，技術(shù)成熟，成本低廉，但是存在壽命周期短、能量密度低、易受環(huán)境影響等缺點，嚴重制約了其未來發(fā)展前景。目前的鋰電池儲能技術(shù)能量密度和效率較高、同時使用壽命周期長，不足之處就是其電解質(zhì)易燃且價格昂貴。新興的全釩氧化還原反應(yīng)液流電池可以克服上述2種儲能系統(tǒng)缺點，但是其低溫性能差，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。

目前電磁學(xué)儲能技術(shù)主要包括超級電容器和超級電感器。與電池儲能相比，超級電容器具備高可靠性、低維護性、不易受環(huán)境影響等突出特點，但是能量密度較小，不適合用于持久放電場合。超導(dǎo)磁儲能具備快速的響應(yīng)能力，理論上可以做到零能量損耗，但是溫度環(huán)境的變化對其產(chǎn)生較大影響。

機械技術(shù)儲能將機械能轉(zhuǎn)化為電能，最常用的系統(tǒng)是抽水蓄能，具有高功率大容量、長生命周期的優(yōu)點，但是響應(yīng)速度太慢，導(dǎo)致應(yīng)對突發(fā)事件能力差，同時場地受到地理因素極大限制。壓縮空氣儲能主要利用空氣分子間勢能，它可以做到很大容量，但是由于壓縮過程中大量熱損耗導(dǎo)致其效率偏低。相比于上述2種機械儲能，飛輪儲能的功率密度最大，不受地理因素影響，但其摩擦損耗極大，影響系統(tǒng)效率，導(dǎo)致經(jīng)濟成本增大。

典型的化學(xué)儲能主要包括氫能和合成天然氣。氫能通過電解水得到氫氣和氧氣，然后對氫氣高壓存儲來發(fā)電，可以有效地解決長期季節(jié)性的需求，然而其經(jīng)濟成本過高，同時壓縮存儲氫氣的風(fēng)險較高。相比于氫氣，天然氣的壓縮密度很大，但是其轉(zhuǎn)化過程能量損失大，效率較低。

熱交換儲能依托熱水儲罐，用于負荷轉(zhuǎn)移，需要復(fù)雜的負荷控制，在熱需求較低的情況，其調(diào)節(jié)靈活性很差。

2 各類儲能系統(tǒng)主要作用

2.1 負荷平衡

這方面作用為對負荷需求功率的調(diào)節(jié)，如果負荷需求功率高于最大計劃發(fā)電功率，此時儲能放電來補充能量；如果負荷需求功率低于最小計劃發(fā)電功率時，儲能充電存儲多余能量。目前電動汽車側(cè)重于這方面功能的研究。

2.2 能源交易

這方面作用通過在低電價時候進行充電儲能，高電價時候放電供應(yīng)能量，賺取差價利潤。通常抽水蓄能電站具備這種功能，并且在不久的將來，電動汽車的廣泛應(yīng)用一定會刺激能源交易市場迅速擴張。

2.3 與新能源集成

通過儲能系統(tǒng)與光伏發(fā)電集成，可以實現(xiàn)夜間儲能放電供應(yīng)能量，白天光伏發(fā)電供應(yīng)負荷能量，同時給儲能系統(tǒng)充電。通過這種結(jié)合，可以有效地彌補新能源間歇性的缺點，提升系統(tǒng)的可靠性及功率平衡性。

2.4 電壓和頻率調(diào)節(jié)

此功能類似虛擬同步發(fā)電機，當電網(wǎng)頻率升高時，可以通過儲能系統(tǒng)結(jié)合電力電子變換器充電吸收電網(wǎng)有功功率來穩(wěn)定頻率，當電網(wǎng)頻率降低時，可以通過儲能系統(tǒng)放電釋放有功功率來穩(wěn)定頻率。同樣，借助儲能系統(tǒng)吸收釋放無功功率可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。

2.5 諧波抑制和無功補償

公用電網(wǎng)內(nèi)電力電子及非線性設(shè)備增加，公用電網(wǎng)的諧波和無功問題日益嚴重，可以在儲能系統(tǒng)及逆變器中加入諧波及無功補償控制算法，實現(xiàn)功能復(fù)用，不但可節(jié)省專用濾波器，降低成本，同時可提升用電質(zhì)量。

2.6 作備用設(shè)備

當公用電網(wǎng)發(fā)生向電壓暫降、電壓短時中斷等突發(fā)性事件時，儲能系統(tǒng)可以作為備用支撐電源，為負荷提供電壓支撐和能量供應(yīng)，通常這類儲能設(shè)備容量要求較高。

2.7 無電源啟動

儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)核電站從關(guān)機狀態(tài)下啟動，另外還可以負荷跟隨和電網(wǎng)通信系統(tǒng)的啟動電壓支撐。

3 結(jié)束語

本文主要對現(xiàn)有的分布式儲能技術(shù)進行了歸類綜述，同時介紹了不同儲能系統(tǒng)的特點，最后列舉了儲能系統(tǒng)在公用電網(wǎng)中主要的作用及應(yīng)用場合。