孔令时

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

1 概述储能技术方式

1.1 抽水储能技术

抽水蓄能是当前规模较大的最成熟的储能方式，它需要在上下游配建两个水库。在负荷较低时，抽水储能设备由电动机进行工作，把下游水库中的水抽至上游水库保存，而在负荷高峰时段由发电机进行工作，通过对在上游水库中储存的水的利用进行发电，可达70%～75%的能量转换效率。但是受建设周期较长、选址有较高要求、动态调解不能快速响应等因素的制约，一定程度限制了抽水储能技术大规模的推广和应用。当前全球抽水储能电站达到9×108kW的总装机容量，在全球发电装机容量中约占3%。

1.2 飞轮储能技术

当前飞轮储能技术主要包括旋转的质量块和轴承。轴承采用的技术为磁悬浮，可使因旋转摩擦而产生的能量损耗有效减少，通过储能效率的提升，达到延长其是使用年限的目的。因为外界因素对其有较大的影响，所以飞轮储能技术的推广与抽水储能的推广相比还有一定的差距。从理论上分析，飞轮储能技术只有在真空环境中才能达到较高的储能效率，但是在实际生活中是无法实现真空的。在真空环境下风不会对飞轮产生阻力，旋转模块通过连接发电机组，利用电子遥控设备对飞轮的旋转速度进行有效控制，最终对电力资源实现储备。运用飞轮技术对人工操作的要求较低，日常维护也相对简单，不会花费较多的成本，而且还更加环保，与我国科学发展的思想相符合。飞轮技术主要对短时间的储能应用比较适用。

1.3 空气压缩储能技术

压缩空气储能方式也是一种工业大规模应用的方式。利用该储能方式，在电网低谷负荷期可通过对富余电能的运用对空气压缩机起驱动作用，在过期油气井、报废矿井、山洞等高压密封空气；在电网使用高峰期把压缩空气释放出来促进燃汽轮机发电。压缩空气储能技术对燃气轮机发电设备比较适用。在输出相同电力的情况下，与传统的燃气轮机相比，空气压缩储能技术的燃气轮机对资源的消耗会减少40%。传统的燃气轮机工作中与燃料配合的空气约需60%，而空气压缩技术的燃气轮机可先压缩空气一定的时间，然后根据实际需求一并输出燃气和能量。因为其较快响应、寿命较长、效率较高等特征，且存在较高的能源转化效率（约75%），所以压缩空气储能的发展潜力较大[1]。但该技术也存在较大的局限性，所以主要在采矿中应用。

2 在电气工程领域中对储能技术的典型应用

2.1 在大型互联电力系统稳定控制中的应用

在现代化社会不断发展中，储能技术的出现改变了稳定控制电力系统的思维方式，而且随着电气工程领域越来越广泛地运用到储能技术，也为现代化建设创造了有利条件。而在电气工程领域中比较典型的对储能技术的应用，是其在大型互联电力系统稳定控制中的应用。使用传统的PSS，通过利用发动机的附加磁对抑制系统的局部震荡可起到良好的控制效果，但是如果对大型复杂互联电力系统在工作中产生的区域间多模式低频振荡问题，利用传统的PSS发动机附加磁对其进行控制可能会得不到预期效果。究其原因主要是PPS发挥其作用离不开发电机组的励磁控制，但是可能在某一条输电线路中最有效的控制部位和控制点之间存在较大的距离，因此得到的效果不尽人意。因为传统的电力系统会导致机组间出现震荡，动态功率可能会因为任何一个微小的干扰而出现不平衡，但是如果储能装置的容量足够且具有较快的响应速度，便可以主动对其进行控制，保证系统功率在任何情况下都能实现平衡。假如在系统运行中，发电机的励磁系统不会同时和电力系统稳定装置产生作用，便能对其最有效的部位实现最方便的运用。而该控制装置产生的控制量可以对系统震荡的源头直接发生作用，因此大型互联电力系统的稳定控制中对储能技术的有效应用，是现代化科技进一步发展的重要推动力量[2]。

2.2 在脉冲功率系统中的应用

在脉冲功率系统中对储能技术的应用，也比较典型。脉冲功率系统主要包括开关、负载、储能单元、低功率能源、波形调制等，而开关、储能单元、低功率能源、波形调制都是脉冲功率源，要求脉冲功率源向高输出功率、高储能密度、高功率密度、高重复率的方向发展。

合理的减小储能期间的体积、重量对脉冲系统的意义重大。为进一步提升存储功率，应有效的结合传统储能器件、设备与新型的储能技术深入研究，当前已经投入使用的储能器主要有惯性、静电、电感等储能型储能器。

3 电气工程领域储能技术的发展趋势

3.1 可再生能源的规模化利用和分布式能源系统构建

随着当前生产生活中对石油能源的运用越来越多，煤炭和石油资源表现出严峻的短缺问题，出现全球性的能源危机，因此对新型的可再生能源的研究和开发势在必行。如太能能、风能和潮汐能的可再生资源的大规模运用可使能源短缺的问题有效解决，还使环境污染减少。但是可再生资源密度较小，且稳定性较差，想要实现大规模的运用相对较难，所以还应该对于可再生能源构建规模化运用和分布式的能源系统。此外，在电网供电原有模式下，电网比较集中，无法有效的处理相关事故，也是电力事故连锁反应情况经常发生的重要诱因，会进一步扩大、蔓延电力系统的局部事故影响力，进而导致有重大的断电故障出现。美国的能源机构通过对以往事故经验的总结，从安全角度出发，并综合未来电网的发展情况制定了“Grid2030”计划，该计划中限定了美国日后的电网结构“主干网+区域电网+微型电网（简称为微网）”，还明确提出了电网发展过程中运用的储能技术、电力电子技术等先进技术；另外加拿大、欧盟等国家也深入研究了电能储能技术。欧盟制定的“SuperGen”计划，提出通过对可再生能源的利用构建电网，并通过有效的结合分布式发电和可再生能源，利用微型电网对资源短缺的情况进行弥补[3]。但是该类微型电网在容量方面相对较小，且受用电、发电等因素的制约，整体供电质量会相应降低，对电力系统安全、稳定的运行造成影响，所以亟需研究改善电网运行水平和系统供电质量的方式。通过对电网发展途径和分布式发电的有效整合，以及储能技术作用和优势的充分发挥，可达到有效的转变供电方式的目的，促进供电更加高效、稳定。

3.2 加强节能降耗和电能质量的优化

电力能源对国民经济稳定增长起着重要的决定作用。尽管我国的万元GDP能耗一定程度降低，但是却提升了万元GDP电耗，因此需相关部门重视电能的节约。要保障电网稳定运行的电能质量，可对储能技术进行充分的利用，达到有效控制电网损耗和改善电能质量的目的。

4 结 论

在社会发展过程中电能的地位非常重要，既对人们生活水平的提高产生影响，又潜移默化的影响着社会的发展。本文对电气行业中储能技术的运用和发展进行分析，以供参考。