摘要：电能的储存与发电、输电、用电都有密切关系。为了保证电力负载和发电间的平衡人为对火力发电机组进行调度，满足运行的最佳经济效率。大规模储能系统应用于电力系统，改变了传统电力系统发、输、变、配用瞬时平衡的运行规律，充分利用储能技术的快速响应特点，减少火力发电机组的运行频率，从而减少碳排放同时提高的火力发电机组的使用寿命。储能系统今后必将给电力系统带来一系列革命性的变化，从而成为国民经济的重要的发展热点。
关键词：储能技术；电力系统；应用前景
引言
近年来，人们日常生活水平的提高使得对能源的需求逐渐增加，国家“十三五”规划纲要提出要建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，积极构建智慧能源系统。目前储能技术作为“源－网－荷－储”的重要一环，对现代能源体系的协调发展、集成互补起着重要作用。
1电力储能类型
1.1直接储能
直接储能是指以电场、磁场形式储能能量的形式，主要有以下两种：①超导磁储能（SMES）。这一装置充分利用了超导体电阻为零的特性，储能时间长，能量返回率高达80%至95%，且能量释放速度快；②超级电容器。装置中的电极、电解质由特殊材料制成，具有显著高于常规电容器的电常数储能容量及耐压能力，且功率密度极高，对于维持电网稳定抑制电压波动有着显著成效。
1.2间接储能
间接储能是一种将电能转化为化学能和机械能储存的形式，其装置类型包括：①抽水蓄能（PHS）。这是在电力系统中广泛应用的一种大容量储能技术，可获得削峰填谷带来的静态效益；②压缩空气储能（CAES）。这是一种单体容量大的高效储能技术，可长期高效储存电能，损耗率小，而且经济性强于抽水蓄能电站，可模块化组建；③飞轮储能（FESS）。这是一种通过调节飞轮转速实现与电网能量交换的装置，具有使用年限常、瞬时功率大、生态环保的特点，可替代传统不间断电源；④电化学储能。这是一种可灵活配置的储能技术装置，发展前景广阔，在电力系统分散式的小容量场合中得到广泛应用。
2储能技术的发展历程
储能技术可具体分为机械储能、电磁储能、电化学电池储能等。各种储能类型之间都有着技术特性上的区别。
抽水蓄能电站负荷低谷时段机电设备工作在电动机状态，将下水库的水抽到上水库，负荷高峰时段机电设备工作在发电机状态，利用储存在上水库中的水发电从而将电能转化为水的势能存储起来，其储能总量同水库的落差和容积成正比。具有储能容量大、技术成熟可靠、循环次数多、能量转换效率高、储能周期不受限制等优点。但是，抽水蓄能电站需要优越的地理条件建造水库和水坝，需要的建设周期很长，初期投资巨大。另外，建造两个大型水库会淹没大面积的植被甚至城市，造成生态破坏和移民问题。
目前电磁储能技术主要有超导磁储能和超级电容器储能。超导磁储能系统利用超导线圈储存磁场能量，能量交换和功率补偿无需能源形式的转换；超级电容器根据电化学双电层理论研制而成，利用自身的充电速度快、循环寿命长能量转换效率高、低温特性好的特点近些年广泛应用于储能环境。
作为电化学储能的一种，蓄电池储能近年来广泛使用与储能系统。铅酸电池作为最早的电化学作电池之一，已经历了近150年的发展历程。利用铅酸电池构建大容量储能系统接入电网，作为移峰填谷的应用，最早开始于20世纪80年代。然而，铅酸电池循环寿命较短（平均循环寿命为500—1500次）而且在高温下寿命会缩短，能量密度和功率密度较低（30～50Wh/kg、75～300W/kg），且在制造过程中存在一定的环境污染，逐步退出储能系统。
随着锂离子电池性能和安全性的提高，以及成本的降低，由于其具有能量密度高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长的特点，锂离子电池在电力系统中的应用受到关注和重视。
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3储能技术在电力系统中的应用前景
3.1应用于发电系统
储能技术目前主要应用于大规模的风力发电、太阳能发电等领域，运用特定的运行模式、设定固定的计算目标来进行容量配置问题，根据实际应用的工作统计，平滑风电在瞬间的储能系统容量是普通风电的25%，这样计算下来可以看出，平滑风电按小时计算的传输功率相对稳定，容量相比风电系统也相对较高。因此可以看出，大规模的风发电厂及光发电厂应用的储能系统容量一般都超过规定标准，储存时间相对减少，这就大大提高了储存电能的应用率。目前储能技术常用升压转换器进行应用，普遍适应于大于35kv的电路中。
3.2应用于微电网
微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，是目前国内储能系统的主要应用。在小水电地区、供电能力下降地区、无电海岛等电力不足地区，储能系统独立或与其他能源配合，可以在微电网失去电源的时候为重要负荷持续供电，主要解决供电稳定性和安全性问题。
3.3应用于变电系统
电化学储能系统可用于电力系统的发、输、配、用等环节，具有削峰填谷，参与电网辅助服务（调频、调压等）、需求响应及作为备用电源等功能。在实际运行的过程中，储能应用通过削弱峰处、填补低谷的方式进行，能够确保电力的储存容量，节约了储存的时间，将其控制在大约6小时，大大提高了运行的稳定性及安全性。目前，受场地因素限制，单独的储能装备对大电网调峰调频的能力有限，在主网侧的应用场景集中考虑在变电站内配置储能设备。
3.4应用于运输电能
目前我国的储能系统能够最大效率的应用已有的电网资源，不断提高输电的运行效率及运行能力，这样能够大大降低了运输的经济成本，还能够提升电网的安全运行，有效控制了使用的频率及实现无控制操作。储能技术能够将电力进行有效的存储，将额外的浪费降至最低，这样能够确保电力在运输过程中更好地应用。
3.5与可再生能源电站交易
储能系统参与电力的有偿调峰辅助服务，以此有助于弥补电源调峰能力不足的短板。在中午时段，储能低价购买弃光电量，在晚间缺电时段按照光伏上网电价卖出，实现储能系统与电站的双赢。对于电价较高的老旧电站，这样的模式具有较强的可行性。
3.6用电负荷调峰
用电负荷调峰是指储能以低谷用电和平峰高峰放电的方式，利用峰谷电价差、市场交易价差获得收益或减少用户电费支出，同时达到平抑用户自身用电负荷差和缩小电网峰谷差的目的。同时具备备用电源的功能。此种情况，适合峰谷电价差较大，至少达到0.75元/千瓦时以上，且用户负荷曲线较好，负荷搭配储能能够较好完成日内电量平衡的企业用户。但全国大部分地区的峰谷电价差较低，储能的投资回收期较长。
3.7调频辅助服务
储能系统可通过参与调频辅助服务，对电网起到支撑作用。部分国家调频市场开放，采取竞价机制，储能的参与度较高，比如美国，但调频市场体量有限。
结语
近年来，我国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面均加快了发展的脚步，随着可再生能源行业的快速发展，储能市场亦将迎来快速增长。不过我国储能产业还处于发展的初级阶段，储能市场还有待开发，相信通过不断地技术突破和成本下调，储能应用未来可期。
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论文作者:郑玲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/4
标签：储能论文; 系统论文; 电网论文; 技术论文; 电力系统论文; 能量论文; 电能论文; 《电力设备》2018年第28期论文;