摘要：储能技术是确保每一种能源都能够得到有效储藏的关键性技术。本文将根据储能与现代电力系统的概述，深入分析储能技术的发展及储能技术在电力系统中的应用。
关键词：储能技术；电力系统；发展及应用
一、储能与现代电力系统
现代电力系统的发展方向是智能电力系统，电力系统的基本要求是安全、优质和经济。随着电力需求的增长和智能电网的发展，一些新的矛盾日益突出，主要问题有:第一，系统装机容量难以达到峰值负荷需求。第二，电网的输电能力难以满足用户需求。第三，电网受到扰动后的安全稳定问题。第四，伴随智能电网发展的新能源和可再生能源大规模并网、输送、配送以及运行、消纳的问题。第五，管理电网高峰需求的高额成本以及用于电网基础设施建设以提高电网可靠性和智能化水平的大型投资费用。为了解决上述一系列问题，提高现代电力系统的运行能力和供电质量，保证基于分布式发电的智能电网的进一步发展，开发使发电与用电相对独立的储能技术极为重要。一方面，储能技术可以平抑系统出现的瞬时功率不平衡，削峰填谷、平滑负荷，减少系统备用，提高现有发电和输配电设备的利用率和运行经济性；另一方面，储能技术通过能量转换使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网，克服现有新能源带来的间歇性、波动性问题。储能技术的应用必将在电力系统设计、规划、控制及运行等方面带来重大变革，为构建智能电网发挥关键作用。
二、储能技术的发展
1.锌溴液流储能
锌溴液流电池或称氧化还原液流蓄电系统，是将具有不同价态的离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电时，电解液通过泵的作用，由外部贮液罐分别循环流经电池的正极室和负极室，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充放电。
锌溴液流电池是基于溴化锌溶液的循环往复运动原理设计而成的电化学储能体系，通过溴化锌电解液中的锌离子和溴离子间的电化学反应来实现电能与化学能相互转换，反应基底为溴化锌电解液。溴化锌电解液在泵的作用下，将电解液输送到电堆中进行化学反应，循环往复，电堆由DC-DC变流器单独控制，独立工作，进行充放电管理。系统需要由电芯（Cell）、电堆(Stack)、模块(Moudle)、管路系统(System)四级结构。锌溴液流电池具有存储容量大，100%深度放电，放电时间长，主要应用于兆瓦级以上的大容量储能及数小时长时间放电的应用领域。
2.电磁储能
（1）超导磁储能
超导储能系统(SMES)是利用电阻为零的超导磁体制成超导线圈，形成一个大的电感，在通入电流后，线圈的周围就会产生磁场，电能将会以磁能的方式存储在其中。超导储能按线圈材料分类可分为低温超导储能和高温超导储能。由于超导储能具备响应迅速、转换效率高、控制方便、体积小及重量轻等优点，可实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿，用于改善供电质量、提高电力系统传输容量和稳定性、平衡电荷，因此它在可再生能源发电并网、电力系统负载调节等领域被寄予厚望。近年来，随着实用化超导材料的研究取得重大进展，世界各国相继开展超导储能的研发和应用示范工作。但是，要实现超导储能的大规模应用，还需要提高超导体的临界温度，研制出力学性能和电磁性能良好的超导线材，提高系统稳定性和使用寿命。目前，超导储能的研究项目主要集中在美国及日本及欧洲等发达国家，全球范围内能够提供超导储能产品的厂商只有美国超导公司，其产品主要包括低温超导储能的不间断电源和配电用分布式电源。我国在十五“863”计划中，启动了高温超导输电电缆、限流器、变压器以及高温超导磁储能系统等超导电力应用技术项目，取得了良好的进展。2005 年11月，我国第一台直接冷却高温超导磁储能系统在华中科技大学电力系统动模实验室成功实现了动模实验运行。
（2）超级电容器
超级电容器也称为双电层电容器，其中的电荷以静电方式存储在电极和电解质之间的双电层界面上，在整个充放电过程中，几乎不发生化学反应，因此产品循环寿命长、充放电速度快，正常工作的温度范围在－35-75℃之间，极限温度下抗恶劣环境温度的能力远远大于传统的蓄电池。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，超级电容造价较高，主要用于短时间、高峰值输出功率场合，如大功率的电动机的起动支撑、动态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。超级电容器主要采用具有高比表面积的碳材料作为电极，采用水系或有机系溶液作为电解液。随着纳米碳材料和电极制作工艺的不断进步，产品成本进一步降低，能量密度得到提升，以俄罗斯Econd、美国Maxwell等为代表的厂商开始将产品扩展到一些大功率的应用领域，在电动汽车、轨道交通能量回收系统、小型新能源发电系统及军用武器等领域积极拓展市场。包括集盛星泰、奥威科技等在内的我国很多超级电容厂商，目前也在加紧拓展超级电容产品市场。大庆华隆电子有限公司是我国首家实现超级电容器产业化的公司，其产品包括3.5V、5.5V及11V等系列。无锡力豪科技有限公司与中科院电工研究所无锡分所经过多年联合攻关，于2011年8月成功研制出基于超级电容器的动态电压恢复器。
三、储能技术在电力系统中的具体应用
1.使用锌溴液流电池进行储能技术的应用
锌溴液流储能电池结合产品特点，在电力系统产业链中，具有如下应用领域：
1）配用电端：
微网系统：是智能电网的重要组成部分，是公共电网的有力补充和有效支持。储能与新能源分布式发电等结合成微网系统，在配电端为负载直接供电，解决新能源的分布式发电在配电端的弊端（如供电不稳定、间歇性等问题）。是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。
孤岛无市电供电系统：解决无电地区的供电难题，避免远距离大量运输柴油，解决柴油发电机的噪音、烟雾，及铅酸蓄电池的寿命短、维护保养复杂等带来的无电地区供电弊端难题。采用新能源 + 先进、环保、免维护的锌溴液流供电方案，组成孤岛无市电地区的供电应用方案。
UPS后备电源市场：结合新能源发电，建设绿色后备电源系统，替代部分UPS中的铅酸蓄电池，实现后备电源和分布式发电的有机结合。
2）发电端：储能应用在发电端，结合太阳能电站或风力发电场，组成光储或风储电站，能够减少新能源电站的弃风、窝电等弊端；
大型风场：采用储能系统，解决风场的电能质量和弃风问题；
风光储输项目：采用储能系统，解决太阳能电站 + 风电场的因新能源间歇性和不稳定性产生的窝电，弃风等弊端；
储能电站：采用储能系统实现削峰填谷等功能（电费低或用电量低是储能，电费高和用电时间紧张时放电）；
在无市电地区结合新能源建设供电系统，形成孤岛或弱市电地区的独立供电网络，为无电或弱电地区供电。
2.使用锂电池进行储能技术的应用
要结合锂电池在功率特点，对全部的锂电池化学组成成分加以分析，切实保证全部的锂电池应用技术能适应能连密度的特点。除此之外，必须根据锂电池使用过程中的电池记忆性技术优势，对后续的电池使用范围加以控制，切实保证全部的锂电池应用技术能够在产业化模式的影响之下。要结合锂电池应用技术的特点，对全部的产业密度加以分析，以此保证全部的锂电池可以利用化学成分的调整实现储能技术的优化升级，使其可以与电池生产和应用行业取得一致。在进行锂电池适用性因素分析的过程中，必须根据全部的电池功率特点，对后续的锂电池成本实施控制。
结语：综上所述，提高电力系统中的储能技术，可以从根本上促进电力系统应用质量的提高，所以，在对电力系统储能进行研究时，要整体而全面的制定储能技术的发展情况与应用策略，这样就可以在一定程度上提高整个电力系统的储能工作质量。
参考文献
[1] 叶季蕾，薛金花，王伟，吴福保，杨波.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国电力,2014(03):1-5.
[2] 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.
[3] 吴晋波.飞轮储能技术及其在电力系统控制中的应用研究[D].华中科技大学,2011.
论文作者:杨波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
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