杨光

【摘 要】近年来，资源短缺形式日益严峻，推动了新能源的发展进程，其发电规模逐渐扩大。伴随着供电需求和电网负荷的逐渐增加，对电网工作提出了更为严格的要求，电网调控和监管工作也随之变得更加复杂。储能技术被广泛地应用在电网运行中，并成为电网运行的重要环节。本文先对储能技术进行概述，然后简单介绍了较为常用的电力储能方式，最后探讨了储能技术在电力系统稳定控制中的具体应用，希望能为电网建设提供一定的参考。

【关键词】储能技术；电力系统；稳定控制；应用

为更好地满足我国供电需求，加大了在电力储能技术方面的研究，并结合我国能源特点，指明了电力储能技术的发展方向。现阶段，储能技术得到了世界范围内各个国家的广泛关注，并被大面积应用在能源、交通和电力等领域。电能可以化学能、动能等形式进行存储，依照实际存储方式可将其划分成物理、电化学、相变和电磁这四种储能方式，且每一种储能方式仍可细分。笔者将结合自身工作经验，粗略研究储能技术在电力系统稳定控制中的应用。

1.储能技术概述

在电力系统中，储能技术贯穿全程，它能够进一步满足日益增长的供电需求，还能充分利用电网设备，提升电网运行效率。储能系统的大面积应用不仅能够优化正在使用的电力系统建设模式，还能有效利用电网的整体资产。储能技术参照能量类型可将其划分成石油等基础燃料、氢气等中级燃料、电能和后续消费能量这四种存储方式，本文将着重探讨电能存储，参照能量存储形式，可将其划分成物理和化学这两种储能。因储能技术位居较高的战略地位，且技术含量较高，因此，世界范围内越来越多的国家加入到储能技术的研究行列。其中日本编制了具体的储能技术发展路线；美国能源部也针对现代电池撰写了相关技术报告，我国也意识到储能技术的重要地位，并将其逐渐应用在电力系統稳定控制中。

2.常见的电力储能形式

2.1超导储能

超导储能的工作原理为：借助超导体性质编制成线圈完成磁场能量储存，无需将其转换成能源便可完成功率传输。超导储能具有高转换效率、较大的比容量和比功率，可进行大容量能量转换，还能进行电力系统的实时功率补偿。

2.2飞轮储能

碳纤维和玻璃纤维复合材料共同构成了飞轮，其工作原理为：将电能转化成机械能的形式进行存储。飞轮储能系统使用寿命较长、制造周期较短。另外，飞轮储能系统还能被没有限制地进行充电，且可快速充电，基本上不存在环境污染。然而，该系统与其它系统相比维护经费较高。

2.3电池储能系统

电池储能系统的工作原理为：借助正负极的化学反应完成充放电，铅酸、镍铬、锂、钠硫是较为常用的电池储能系统，其中铅酸电池在高温条件下使用寿命较短，它与镍铬电池特性近似，比能量和比功率不高，但经济，制造成本不高，具有较强的可靠性，技术成熟，近年来被大面积应用在电力系统中，现阶段储能容量为20MW；镍铬电池工作效率较高，循环使用寿命较长，然而其容量随着充放电次数的增加逐渐减少，仍需进一步增强其荷点保持能力，因该电池中存在重金属，对其使用具有严格的限制；钠硫电池作为一种新型储能电池，拥有广阔的发展前景。

3.储能技术在电力系统稳定控制中的应用

电力系统的稳定性直接影响着电力系统的运行质量，也决定着电力系统运行效率，本文将着重探讨几种常用储能技术在电力系统稳定控制中的应用。

3.1电池储能的应用

3.1.1发电环节

电池储能系统可有效增强风能或者光能发电中电网运行能力，具体的容量分配应紧密结合具体的运行模式和应用目标展开计算。通常风能或者光能发电场中的容量在几十MW之上，存储时间一般在几十分钟和几个小时之间。

3.1.2输电环节

电池储能系统可最大限度地利用现存的电网资源，增强输送能力，提高输电线路的工作效率，节省输电成本，还能凭借频率、功率控制来增加输电网运行安全性和稳定性。一般使用调频调峰电站充当储能系统，其容量在几十MW，存储时间在几十分钟和几个小时之间。

3.1.3变电环节

电池储能系统可有效增加电网运行安全性和稳定性，缩减电网供电峰谷差。位于变电端的储能系统通常采用削峰填谷模式，容量在MW，存储时间一般在四小时和八小时之间。

铅酸蓄电池系统是电池储能系统的代表，该系统可应用在发电厂、变电站中，发挥备用电源的作用，使用多年，效果良好。该系统在保障电力系统日常、安全运行中发挥着重要的作用，有效增加了电力系统的安全性和可靠性。

3.2飞轮储能技术

3.2.1增强电网对再生能源采用收能力

分析发电以及光伏发电均具备间歇性特征，需要接入大量的可再生能源，这对电力系统的安全性和稳定性提出了新的要求。飞轮储能和风力发电协同供电，这种供电模式能够较好地规避开启柴发暂时性停电现象的出现，缩减柴发开启和启停次数，充分利用风能，节省发电成本，缩减电价。日本、美国等部分地区均采用了飞轮储能技术，这不仅能够有效增加电网稳定性，还能降低风电出功波动的影响程度，尽量减小柴油发电机的出力。

3.2.2提升电网运行水平和增加经济性

暂态稳定问题是电力系统中较为常见的稳定问题，要求储能装置应具备较高的瞬间功率且可短时间持续。飞轮储能系统是一个能够灵活调整控制的有功源，自主参与电力系统的动态行为，且可在消除扰动后减小短暂态过渡时间，进而在短时间内将系统恢复到稳定状态。飞轮储能技术可较好地满足电站日新月异的需求，凭借其可快速调控的优势，可获得事半功倍额效果。美国能源部已经建成飞轮储电站，伴随着科学技术的不断发展，飞轮储能技术将更加成熟，将被应用到更广的范畴中，可增加电网运行经济性。

3.3蓄电池和超级电容器混合储能系统

分析现阶段超级电容器和蓄电池的物理特征可知，这两种储能技术均具有互补性。其中蓄电池储能系统拥有较大的能量且密度较高，循环寿命相对较短，功率密度不高，放电和充电效率不高；超级电容器能量不大且密度较低，目前还无法大面积应用在电力系统中。然而，如果将同时应用这两种系统，取长补短，能够显著加强储能系统的性能。

4.结语

储能技术在调整能源结构和改变电力生产消费模式中发挥着重要的作用，它能够有效解决可再生能源发电问题，并能提升电网运行效率，还能及时应对电网突发性故障，改善电能质量，较好地满足日益增长的供电需求。我们应加大在储能技术方面的研究，未来储能技术将朝着更加高效和经济的方向发展。紧密结合我国能源分布特征，贯彻落实国家电网格局，加强储能技术建设，进而优化电力系统分配，促进电网的稳步、健康发展。 [科]

【参考文献】

[1]国家电网公司“电网新技术前景研究”项目咨询组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].电力系统自动化，2013，37（1）：3-8，30.

[2]张昊蒙.浅谈电力储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电子世界，2014，（16）：276-276.

[3]叶季蕾，薛金花，王伟等.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国电力，2014，47（3）：1-5.

[4]袁小明，程时杰，文劲宇等.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析[J].电力系统自动化，2013，37（1）：14-18.DOI：10.7500/AEPS201210050.

[5]方家琨.超导磁储能技术在电力系统稳定控制中的应用研究[D].华中科技大学，2012.