謝小平

摘要：新能源是指可再生與可利用的清潔能源。當前，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，新能源成為社會熱點問題，大部分行業(yè)領域都可以通過利用新能源提升自身的發(fā)展水平，其中包含電力系統(tǒng)。本文首先闡述了新能源電力系統(tǒng)儲能技術的應用現(xiàn)狀及優(yōu)勢，主要探討了多重應用場景的新能源電力系統(tǒng)儲能技術，如物理儲能技術、化學儲能技術等，為相關研究提供參考。

關鍵詞：多重應用場景? 新能源? 電力系統(tǒng)? 儲能技術

Energy Storage Technology of New Energy Power System Based on Multiple Application Scenarios

XIE Xiaoping

（Powerchina Jiangxi Electric Power Construction Co.， Ltd.， Beijing， 330000 China）

Abstract： New energy refers to renewable and utilizable clean energy. At present， with the proposal of the concept of sustainable development， new energy has become a hot social issue. Most industries can improve their development level by using new energy， including the power system. This paper first describes the application status and advantages of new energy power system energy storage technology， mainly discusses the multiple application scenarios of new energy power system energy storage technology， such as physical energy storage technology， chemical energy storage technology， to provide reference for related research.

Key Words：Multiple application scenarios; New energy sources; Power system; Energy storage technology

1新能源電力系統(tǒng)儲能技術應用現(xiàn)狀及優(yōu)勢

縱觀當前的新能源電力系統(tǒng)，其在運行和發(fā)展的過程中，主要通過可再生資源發(fā)電，其與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比較而言，具有一定的節(jié)能性特點，且不會浪費大量的電量。

誠然，由于目前的新能源電力系統(tǒng)不夠成熟與完善，存在著諸多方面的缺陷與不足，更是無法保證其在運行過程中的安全性與穩(wěn)定性。為此，需要通過利用儲能技術為整個新能源電力系統(tǒng)的運行提供幫助，更好地促進新能源電力系統(tǒng)儲能技術的長足發(fā)展^[1-4]。

另外，有大量實踐證明，儲能技術在新能源電力系統(tǒng)中的應用可以有效降低電力系統(tǒng)在高峰階段的負荷，保護設備不受損壞，保證電力系統(tǒng)正常運行，切實滿足當前社會更高要求的電力需求。

2新能源電力系統(tǒng)儲能技術拓撲結構

基于多重應用場景的新能源電力系統(tǒng)儲能技術，既要吸收突然變化的能源功率，又要存儲足夠的能源，此外還要支持多重應用場景，為此設計一款安全、高效、經濟的鋅鐵環(huán)液流電池與電容相融合的混合儲能技術尤為重要，為了保證電池與電容的協(xié)調運行，可以將新能源電力系統(tǒng)儲能技術設計成拓撲式結構（如圖1所示）。

從圖1可以看出，新能源電力系統(tǒng)中的每一個能源發(fā)電機組分別配置一個分布式儲能單元，該分布式儲能單元直接連接于發(fā)電機，并通過PCS并聯(lián)于新能源電力系統(tǒng)的直流母線側，與發(fā)電機組同時使用電力系統(tǒng)中的DC/AC逆變單元，當新能源被轉化成電能之后，發(fā)電機將交流電通過全功率變流接入分布式儲能單元，從而實現(xiàn)分布式儲能單元與新能源電力系統(tǒng)之間的相互連接^[5-6]。

3多重應用場景的新能源電力系統(tǒng)儲能技術

3.1物理儲能技術

多重應用場景的新能源電力系統(tǒng)，物理儲能是最常見的一種儲能技術，物理儲能技術包括以下兩大核心技術，即：抽水應用儲能技術、空氣壓縮儲能應用技術。其中，抽水應用儲能技術主要是利用低勢電位實現(xiàn)對電力能源的存儲，該方法已是一種十分成熟與完善的儲能技術，并具備高功率、低能耗的特點，但其在應用過程中，存在地域限制，需要在河壩的上下游分別設置一個水庫。

這樣一來，當電力系統(tǒng)負荷不足的情況下，保證發(fā)電機可以處于良好的工作狀態(tài)，從而將下游水庫中的水抽出，保存到上游水庫中，實現(xiàn)80%的能量轉換與儲存?？諝鈮嚎s儲能應用技術現(xiàn)已被廣泛應用到了工業(yè)規(guī)模較大的行業(yè)中，當電網運行負荷不足時，新能源電力能源系統(tǒng)可以實現(xiàn)對空氣的壓縮，將空氣通過高壓密封的形式進行存儲，而當電網運行負荷過大的時候，新能源電力系統(tǒng)釋放這部分高壓空氣，從而為整個電力系統(tǒng)的正常運行提供能量?？諝鈮嚎s儲能應用技術因其自身反應速度快、應用效率高等的特點，其在電力系統(tǒng)中的應用可以實現(xiàn)更高能量的轉換，是當前應用最廣泛的一種儲能技術。

3.2化學儲能技術

化學儲能技術主要是將電池作為新能源電力系統(tǒng)中的儲存能源，這樣電力系統(tǒng)在充電和放電的過程中，通過利用電池中的正、負極在電能與化學之間進行連續(xù)與不間斷的轉化，從而實現(xiàn)儲能的根本目的。在基于多重應用場景的新能源電力系統(tǒng)中，其是應用最廣泛的一種儲能技術，而該技術的應用也為新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展起到了良好的促進作用。雖然，新能源電力系統(tǒng)電池的種類較多，但儲能技術在實際的應用過程中，既可以對整個運行成本進行嚴格把控，又可以表現(xiàn)其自身優(yōu)勢。

從另一個角度來看：化學儲能也是新能源電力系統(tǒng)中一種常見的儲能技術，化學儲能主要包括鋰電池、蓄電池以及液流電池等。從該儲能技術的應用角度來看，該儲能技術的應用已經十分成熟，并具有單體容量小、安裝難度小以及建設速度快等的特點深受業(yè)內人士喜歡。特別是近些年來，隨著化學儲能技術價格的不斷走低，我國政府部門大力倡導該技術，截至2020年底，化學儲能裝機占比約92.4%，其中，鋰電池占比62%，蓄電池占比25.2%，液流電池占比約5.2%。3種化學儲能性能指標如表1所示。

從表1得出：化學儲能中的鋰電池在深度充放電、高倍數(shù)充放電以及快速響應方面都表現(xiàn)十分良好，蓄電池使用成本較低，液流電池可以直接回收。當前形勢下，隨著新能源電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，鋰離子電池的研發(fā)和生產已經初具規(guī)模，因此鋰離子電池有著較優(yōu)的綜合性價比，實際應用量也最大。

但是目前技術背景下的大部分化學儲能技術存在一定的安全風險，如爆炸、環(huán)境污染等。基于各種應用場景下的安全考慮，新型環(huán)保穩(wěn)定的液流化學儲能技術逐漸規(guī)?；瘧?，如前文提到的拓撲式鋅鐵環(huán)液流電池儲能系統(tǒng)，其獨立、安全環(huán)保、長效經濟、模塊化的特點，既適用于城市周邊小規(guī)模分散式儲能應用場景，又適用于新能源電力儲存和消納的大規(guī)模應用場景。

3.3電磁儲能技術

電磁儲能技術在新能源電力系統(tǒng)中的應用，是將電磁能與電能進行不間斷轉化的過程，電磁儲能技術主要包括超導磁鐵儲能應用技術和超級電容器儲能應用技術兩種。其中，超導磁鐵儲能應用技術指的是利用超導材料先制作成一個線圈，然后通過電力網絡經過變流器源源不斷的向新能源電力系統(tǒng)提供電磁能量，保證電磁能量具備較高的轉換效率。從而體現(xiàn)出反應快速和節(jié)能環(huán)保的特點，其在具體的應用過程中，線圈所表現(xiàn)出來的電阻阻值可以忽略不計，因此可以長期將其應用到新能源電力系統(tǒng)中。

但需要注意的是，其在具體的應用過程中，要保證超導線圈在低溫潮濕液體環(huán)境中的安全性。雖然會產生較大的投入成本，且表現(xiàn)出一定的復雜性，但該技術的應用可以對整個新能源電力系統(tǒng)電壓和電流頻率實現(xiàn)全方位的控制，保證電力系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性。另外，電磁儲能技術還可以實現(xiàn)對大容量電力能源的交換，體現(xiàn)出良好的補償效率，有效提升電力系統(tǒng)運行質量，從而為整個新能源電力系統(tǒng)的正常運行提供重要保障。

3.4發(fā)電儲能技術

發(fā)電儲能又包括電源測儲能和新能源測儲能兩種，但是這一場景對于發(fā)電儲能技術的要求高，為此應當將電源測儲能與新能源測儲能進行合理的區(qū)分。

3.4.1 電源測儲能

電測儲能主要的應用場景為火電廠，主要為火力發(fā)電廠提供二次調頻服務，也就是說當火電廠中的火電機組受到爬坡速率限制時，或者是不能準確發(fā)出調頻指令時，電源測儲能可以有效改善火電機組的AGG能力，從而幫助火電企業(yè)獲得更好的經濟效益，這也是目前新能源電力系統(tǒng)中最典型和最成熟的一個應用場景。

3.4.2 新能源測儲能

新能源測儲能目前主要應用于風電、光伏等的新能源廠站中，這一儲能技術可以削峰填谷，減少棄光棄分，提升企業(yè)經濟效益，使得新能源對新能源電力系統(tǒng)更加友好^[7]。

3.5用戶儲能技術

（1）工業(yè)用戶。工業(yè)用戶通過利用用戶儲能技術，可以節(jié)省大量不必要的電費支出，降低報裝容量水平和節(jié)省容量費。

（2）重要用戶。電力系統(tǒng)儲能技術作為分布式電源可以保證局部電網的可靠性，支撐電網進行獨立運行。

（3）分布式新能源配套儲能。分布式新能源配套儲能還可以有效滿足電網功率調度要求，保證電網輸出功率和電能質量的穩(wěn)定。未來時期內，隨著電力市場的進一步改革，該儲能技術具有十分廣闊的發(fā)展空間。

4新源電力系統(tǒng)儲能技術應用問題

雖然新能源電力系統(tǒng)儲能技術是當前能源清潔化轉型和能源發(fā)展的重要組成部分，但是由于其受技術、經濟以及政策等方面的限制，其在應用過程中依然面臨著諸多問題。

（1）安全性方面。以鋰電池儲能為例，鋰電池儲能在保障火力發(fā)電企業(yè)高頻次和高倍率充放電的情況下，對于安全方面的要求很高，在韓國已經發(fā)生了多起的安全事故，國內也有發(fā)生，為此在使用這一儲能技術時應加以高度重視。

（2）經濟性方面。就目前的情況來看，抽電化學儲中的液流電池全生命周期成本相對較高，限制了多種儲能技術的應用場景，如果全生命周期成本能像鋰電池和蓄電池降低至0.5元或0.3元，在將其應用于峰谷調節(jié)和新能源電力系統(tǒng)中，必定會收獲可觀的經濟效益。

以上問題的解決辦法還是需要依靠電力系統(tǒng)儲能技術的不斷進步、標準制度、國家對該儲能技術相關政策的調整、儲能技術合法身份界定，以及生產和集成廠家、各行業(yè)領域以及地方政府共同努力才能得以實現(xiàn)。

5結語

綜上所述，當前的新能源電力系統(tǒng)儲能技術已經取得了較為理想的成績，但存在著諸多方面的缺陷與不足，更是無法保證其在運行過程中的安全性與穩(wěn)定性。為此，相關人員還應當不斷地探索和學習新能源電力系統(tǒng)儲能技術專業(yè)知識，并能真正做到取長補短。唯有如此，才能更好地促進新能源電力系統(tǒng)儲能技術的進一步發(fā)展，保證電力系統(tǒng)的正常運行，為消費者提供充足的電量，為經濟社會的發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展理念的提出提供重要保障。

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