新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)探討

江燕

摘 ?要：面對日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染問題，電力企業(yè)越來越重視可再生能源的利用，希望通過新能源系統(tǒng)來解決電能損耗等問題。新能源由于其間歇性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，在實際應(yīng)用中存在著諸多問題。為此，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)研究，更新和優(yōu)化技術(shù)體系，提高新能源利用率。

關(guān)鍵詞：新能源電力系統(tǒng);儲能技術(shù);安全性

前言

電力系統(tǒng)作為一種新的能源供應(yīng)方式，可以促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展，既能保證電能供應(yīng)的可靠性和安全性，又能減輕損耗問題帶來的不利影響，有利于電力工業(yè)的長期發(fā)展。文章以新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)為重點(diǎn)進(jìn)行分析探討，希望對行業(yè)發(fā)展、社會經(jīng)濟(jì)有一定的幫助。

1儲能技術(shù)分類

可將電能轉(zhuǎn)化為各種用途的能量，電能轉(zhuǎn)化后可與各種裝置或結(jié)構(gòu)相連，以達(dá)到一定的儲能效果。按能量的儲存和轉(zhuǎn)化方式，可分為儲能、相變電池、機(jī)械儲能和電化學(xué)儲能。機(jī)械能量儲存包括抽水能量儲存、飛輪能量儲存和壓縮空氣能量儲存。電化學(xué)能量儲存包括流量儲存、硫鈉儲存和鉛酸儲存。相變儲能是指蓄熱體在相變的作用下，吸收并釋放大量的熱能，根據(jù)季節(jié)提供相應(yīng)的熱量供應(yīng)，如建設(shè)暖通空調(diào)系統(tǒng)，這樣就實現(xiàn)了能量的科學(xué)轉(zhuǎn)化，在保證室內(nèi)舒適性的同時，降低能耗，減少環(huán)境污染。其中，超導(dǎo)電儲能和超級電容儲能是兩種主要的儲能形式。

2儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中重要性

電網(wǎng)作為當(dāng)今電能的重要供給系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，而將新能源應(yīng)用于電力系統(tǒng)，可以在保證電能供給的基礎(chǔ)上，減少對能源的浪費(fèi)和污染。但是要提高新能源的利用率，就必須科學(xué)地應(yīng)用儲能技術(shù)。在新能源電力系統(tǒng)中，儲能技術(shù)的作用可以歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）對大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)而言，由于其本身存在較大的不穩(wěn)定性，常常會造成系統(tǒng)運(yùn)行電壓不穩(wěn)定，而利用儲能技術(shù)可以很好地控制不穩(wěn)定因素。運(yùn)用儲能技術(shù)，可科學(xué)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)容量和儲能電源，保證風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）應(yīng)用儲能技術(shù)，可實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的低電壓穿越，維持風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)電設(shè)備的響應(yīng)效率，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。利用儲能技術(shù)，還可以吸收運(yùn)行中的多余能量，將其轉(zhuǎn)化為電能，達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）儲能技術(shù)的應(yīng)用充分考慮了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，可以對風(fēng)電的波峰波谷進(jìn)行控制，減少不必要的成本損失。

3新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)

3.1物理儲能技術(shù)

能量儲存技術(shù)主要有抽水儲存、壓縮空氣儲存和飛輪儲存三種形式。在這些能源中，抽水蓄能是目前使用最廣泛和規(guī)模最大的能源儲存方式，具有成本低、用水量大、能耗低等特點(diǎn)。在實際應(yīng)用中，需要上游和下游分別建庫，用電機(jī)泵抽水，完成電能轉(zhuǎn)換流程。抽蓄能量技術(shù)是一種直接將電能轉(zhuǎn)換為重力勢能，實現(xiàn)發(fā)電的方法，整個過程能量轉(zhuǎn)換可達(dá)七成以上，損耗相對較小。壓縮機(jī)儲能方式也是目前比較常用的儲能方式之一，它是針對負(fù)荷地域波谷情況，進(jìn)行能量存儲，以維持電力供應(yīng)的一種方式。本發(fā)明采用高壓密封的方法，在礦井、儲氣罐、儲氣井等區(qū)域儲存空氣，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到高峰時，利用汽輪機(jī)釋放壓縮空氣，實現(xiàn)發(fā)電。而且轉(zhuǎn)換的電能可以超過75%。

3.2化學(xué)儲能技術(shù)

化工儲能技術(shù)是利用電池介質(zhì)，通過內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，預(yù)先儲存和釋放能量的一種方法，主要是將電能附著在不同類型的電池上，達(dá)到儲能的目的。現(xiàn)在常用的化學(xué)儲能電池主要有鋰電池、鈉硫電池、液流電池和金屬空氣電池。

而鋰電池使用最為廣泛，電能轉(zhuǎn)換與存儲效率高，連接方式多樣，應(yīng)用廣泛，是新能源系統(tǒng)的重要組成部分。用電解液循環(huán)方式實現(xiàn)了電能供應(yīng)，具有靈活、蓄放靈活、安全實用、電能轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，但液流電池使用成本高，技術(shù)要求高，普及度低。

金屬空氣電池是一種新型綠色材料電池，其結(jié)構(gòu)包括由氧氣構(gòu)成的正極、金屬活化陰極、堿性電解液等，借助于電化學(xué)法可產(chǎn)生電能。金屬空氣電池具有優(yōu)良的儲能性能，電池能量比鉛酸電池高8-10倍，同時原料綠色環(huán)保，在新能源電力系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。

3.3電磁儲能技術(shù)

電磁式儲能技術(shù)是把電能轉(zhuǎn)化為電磁式儲存磁場的方法，它分為超導(dǎo)儲能和超級電容儲能兩種。后者是利用超導(dǎo)體制形成的線圈來實現(xiàn)電磁能量的轉(zhuǎn)換和存儲，具有轉(zhuǎn)換效率高、速度快、功率損耗小等特點(diǎn)，可以提高新能源電力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率，增強(qiáng)功率補(bǔ)償效應(yīng)。是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電質(zhì)量的一項重要措施。

新能源儲能設(shè)備是近年來才出現(xiàn)的，它與傳統(tǒng)儲能設(shè)備的不同之處在于，儲能設(shè)備的容量和密度明顯增加，受溫度變化因素影響較小，壽命較長，而且功率大，對環(huán)境的威脅較小。超電容的工作原理是通過電極與電解質(zhì)形成雙界面來儲存能量，電極與電解質(zhì)接觸產(chǎn)生穩(wěn)定的雙層電荷，電容器相當(dāng)于電解質(zhì)中的兩塊無活性的多孔板，當(dāng)電壓加載到多孔板上時，電解質(zhì)中的離子發(fā)生定向移動，形成雙電層電容器。

3.4相變儲能技術(shù)

相變儲能技術(shù)是一種利用相變材料進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和儲存的重要方法。相位變化材料本身具有一定的特殊性，在恒溫條件下，可以通過改變材料的相態(tài)來吸收和釋放熱能，完成能量的儲存。此外，相變材料本身的溫度變化和物理狀態(tài)不同，所產(chǎn)生的吸收和釋放熱能的情況也不同，這就是為什么相變材料廣泛應(yīng)用于新能源電力系統(tǒng)的原因。

常見的相變材料主要有無機(jī)相變、有機(jī)相變和復(fù)合相變等。聚氨酯材料是以結(jié)晶鹽和金屬材料為原料，通過不同的加工工藝和成分組成不同的相變材料。有機(jī)PCM中除基質(zhì)外，還含有蠟，醋酸和有機(jī)物。負(fù)荷電容法是一種將傳統(tǒng)材料和新材料相結(jié)合的新技術(shù)，它具有良好的綜合性能和穩(wěn)定性，對新能源電力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有積極的意義。

結(jié)語

通過以上分析，使相關(guān)人員對電力系統(tǒng)新能源儲能技術(shù)有了更多的了解，充分把握各種儲能技術(shù)特點(diǎn)的優(yōu)勢，加大研究力度，不斷提高技術(shù)水平，擴(kuò)大新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。對中國的各項事業(yè)都有很大貢獻(xiàn)。

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