浅谈电力系统储能

2018-12-21杨知锦魏颖沈阳工学院信息与控制学院

数码世界 2018年5期

杨知锦魏颖* 沈阳工学院信息与控制学院

电力作为一种能源且最大的不足就是不能大量的进行储存在电能生产与消耗电能是同时运行的，并随着电力系统的发展和设备的不断扩增电能储存问题也越来越引起人民的关注。在电力系统中引入其他设备可以改善这一类缺陷，这些设备可以将发电和用电过程巧妙的进行分离并将其储存起来。

1 负荷对电能需求的特点及电能储存

对电力系统电能的需求可以将其大致的分为三类分别是工业用电、家庭用电和商业用电，这三类需求都对电力系统总电能消耗有着相当大的影响，但它们都有各自用电负荷特性。在家庭用电中高负荷发生的区间是早晨、夜晚或节假日，在这些时间段引起高用电负荷的原因是因为使用的电气设备的数量比较多。商业用电的高负荷在日间正常的工作时间段几乎商业电气都在运行状态，在冬夏季比较突出。工业用电相比二者更加稳定其原因是在工业中存在多次轮班，机器相对无停止运行都在满负荷运行。

在电力系统中用电量小于供电量时会使系统中的电能损失为了不让能量的损失，在低负荷时使发电厂的发电机组部分撤出或者投入其他形式将电能得到利用。为了满足日益增长的用电需求，需要引入一些储能装置并且在高峰负荷时将储存的电能返还给电力系统，在夜间时或低负荷时将电能储存起来。利用这种储能技术可以在用电高峰期时减少对燃料的资源的需求，因此要大力发展储能装置实现资源利用。

2 电力系统的储能技术

电力系统的储能技术因地制宜且适用范围也不同、能耗也不同、种类也不同。热能储存是一种高效的储能方式利用水的熔化比热度高所需的能量大将其能量进行储存，热能储存与其他储存形式不同利用热能可以在锅炉与汽轮发电机之间以蒸汽的形式进行提取并且热能存储可以在输电线路中弥补能量波动。发电厂热能储存是利用其独特的运行方式使独立调峰汽轮机以提升热容量最终把电能储存。

将电能以机械动能的形式储存于某一装置中进行能量转换，在短时间内将这些能量用于静态动力源实现这一功能的是飞轮储能。飞轮储存的能量与飞轮的重量及其他有着重要关联，并且主要用于输送在很短的时间内的大功率。在低峰负荷时将过量的电能通过水泵将水升到一定高度将其能量储存为水的势能，在高峰负荷所需的电力需求下排出水将势能转换为动能然后在经过一系列转换使水轮机驱动发电机变成电能供电力系统运行。

压缩空气储能在18世纪就已经开始运行，以压缩空气储存能量的形式为燃气轮机供应能量应用于电力系统中。在压缩空气储能能量的过程中要想把中间形式存储的电能返回系统中，需要压缩气体为机械储能的介质利用活塞释放气体时是将动能转换为电能。

在大型的水力发电站、核电站、燃煤发电站的运行条件下将会产生大量的氢气，还可以在可再生能源中制造氢气。把氢气输送到用户后可以做为用电高峰期的一次燃料也可以替代其他燃料使内燃机和汽轮机运行，将化学能转换为电能替代其他燃料。原电池、蓄电池及燃料电池是电力系统中储能设备最常见的电化学储能设备，蓄电池会在夜间替代燃料发电机供电，使大动力电源降峰值以免电能大量的损耗。储蓄电池中输出的能量均是直流电，若想提供给电力系统必须使用功率变换将直流电转换为交流电。

电能也可以通过静电场的形式进行储存也就是电容器通过汇集大量的电荷形成电场将其电能储存，电容器所采用的介电材料如果可以被极化将会使电容器所储存的电荷量大大提升。为了保持电荷的分离、静电场的稳定、电子在电介质的传导率低需要介电常数大的介电材料。基于超导体的开发使新物体在磁场中可以实现了大规模储能，电力系统也可以自身进行储能主要特点是负荷需求发生变化时，电力系统储能装置会根据功率响应提供电能。

3 系统储能选择对比

抽水蓄能技术是目前世界上唯一比较完善的储能技术具有较高的经济性与可靠性，压缩空气泵技术相比抽水蓄能技术具有规模小、成本低、功率输出稳定的特性，氢气储能装置在投入运行时占地面积小、选址简单、运行方面灵活，热能储存是用户可以直接使用的二次能源、用途非常广泛。从环保角度看，应大力发展抽水蓄能技术及压缩空气储能技术，使储能的方式可再生、无污染、高效率的服务于社会。