关键词：智能电网建设；储能技术；应用
引言
储能，是从时间上对能量灵活搬运的功能，可以使得可再生能源发电对电网更加友好、可控，参与电网调峰、调频等辅助服务，为电网安全运行提供支撑，还可以装置于用户侧，为用户提供峰谷调节、提升供电能力、提升供电可靠性等多种需求，因此，储能已经成为我国能源清洁化转型和能源互联网发展的重要组成部分和关键支撑技术。
1储能技术简介
1.1应用于电力系统的储能技术
当前科学技术的不断增强，使得当前电力系统的储能技术得到更新。很多储能技术都是通过人工储能的方式将电力系统的能量转换为另一种能量进行储存。这种储存方式需要符合实际的储存要求，并通过一段时间将其转化为消费者所需要的电能。这种储存方式比较清洁、便利，能够有效地使电力系统效率增强。在储存技能发展过程中，首先要对化石原料进行节约，其次要进一步对太阳能、风能及潮汐能等清洁性能源加以利用，不断创新技术使相应的储能系统与其匹配，最后要通过进一步的科技生产让各种间歇性能源和特殊新能源得以利用，使储能技术进一步发展。
1.2电力需求侧储能技术
随着当前人们对电能需求的不断增加，必须要加大电力需求侧储能技术的研发。通过对用户行为的分析来对储能技术进行研究。与供给侧储能作用相似，电力需求侧储能技术也是通过对用户的时间、空间以及具体用法上的分析，将高峰时间和低峰时间进行错开，让电能得到有效供应。同时，通过需求侧储能技术的应用，让电力系统内的分布式电源更加灵活。
2储能技术发展现状
2.1锂离子电池
近年来，消费类电子产品、电动车等行业对移动能源的需求日益增长，锂离子电池技术和产业都得到迅速发展。目前广泛应用的锂离子电池主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰和镍钴铝三元材料等电池。其中，磷酸铁锂电池以其较长的使用寿命以及安全性好、成本较低的优势，被广泛应用于电动汽车和规模化储能领域。钴酸锂电池的能量密度高，但是制造成本也相对较高，主要应用于消费类电子产品。锰酸锂电池成本低，但是稳定性较差，一般应用于低端电动车产品、电动工具和小型储能电站等领域。镍钴锰三元材料电池的稳定性好、循环寿命高、成本低，是一种很好的应用于电动汽车、电动工具和规模化电站的储能电池种类。表1是锂离子电池的优缺点对比。
表1 锂离子电池的优缺点
我国锂离子电池研发和生产也取得了重大进展，主要研发和生产厂家有宁德时代、比亚迪、合肥国轩、力神和中航锂电等公司，产品基本完整覆盖了电站储能和动力电池领域。据有关机构分析，2019年初全球锂电池的产能为316亿GWH。其中，中国锂电池产能占比达到了73%，成为世界最大的锂电池生产地。
2.2铅碳电池
铅碳电池是一种新颖的电容型铅酸电池，它是由传统铅酸电池演变而来的更新电池品种。为了解决传统铅酸电池充放电循环寿命短的缺点，人们在电池负极引进活性炭（石墨烯），有效防止了负极的硫酸盐化，从而改善了铅酸电池的失效现象，有效提高了其循环寿命。有新闻媒体报道，铅碳电池的循环寿命可达到传统铅酸电池的6倍。另外，铅碳电池的充电速度和放电功率也较传统铅酸电池有数倍提高。目前，在电化学储能领域中，铅碳电池的成本最低。鉴于以上优秀的电气性能，结合低成本优势，铅碳电池成为光伏、风电等新能源发电储能的重要发展方向之一。
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2.3飞轮储能
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，并且在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮蓄能装置可配置在城市和用电中心附近的变电所，用来调峰调频，它的规模己达几十和几百MW级，特别是由于高温超导磁力轴承的开发和应用，将加速飞轮储能技术的发，与其他形式的储能方式相比较，飞轮储能具有大容量、高效率、无限循环寿命、零排放、无污染和装置对环境无要求等优点。
2.4电磁储能（超级电容）
电磁储能包括：超导储能、电容储能和超级电容器储能。超级电容器根据电化学双电层理论研制而成，可提供强大的脉冲功率，充电时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、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。超级电容器系列产品在能源领域具有广泛的应用前景, 目前超级电容器主要用于改善电能质量,或者与其他储能装置联合使用(如和蓄电池联合使用用于电动汽车)。
3储能技术应用建议
（1）重视储能在电网运行模拟和仿真，建立储能应用的评价指标体系。储能系统高度灵活可控，其作用的发挥高度依赖于其控制策略的优化和实现，因此，需要高度重视储能在电网运行模拟和仿真研究，研究储能的暂态特性和控制，研究储能中长期能量控制策略的优化，研究相关建模仿真工具的实现，研究并建立电力新型储能的暂态分析模型和经济分析模型，开展储能规划方法模型集算法研究，建立储能应用的评价指标体系。
（2）储能建设集中和分散相结合，充分利用云平台实现储能的共享利用。储能还是集中与分散相结合，单个场站和用户的特性改善与系统层面集中储能实行合理分配，比如储能应用在新能源场站，就地储能应以短时间尺度改善调频调压性能、出力波动性为主要目标，而新能源缺乏的调峰能力和二次调频能力属于系统层面，应建立长时间尺度、大容量集中式储能场站，各个新能源场站利用云平台共享利用。此外，对于多个分散式的储能电站，利用云平台实现集中调用，作为需求侧响应，为电网提供支撑也是储能电站功能充分利用的重要发展方向。
（3）储能系统的优化配置
我国储能系统的优化配置必须要满足稳定和高质量的电能，使得功率波动尽量平稳。通过经济性和技术性的考虑，使其内部的容量加强，满足当前储能的要求。同时，需要不断地开发新能源，对其运行特征曲线以及电力系统数据等进行密切研究，对其曲线和负荷特征进行严格考量，不断促进当前新能源发电的联合系统的优化，以得到完整科学的电力系统。
4储能技术的未来展望
储能技术分为物理、化学两种。当前国家电网主要利用物理储能技术中的抽水储能，实现储能规模超出百兆瓦，同时储能时间可持续多天，可对电力系统在发生紧急事故时以及削峰填谷等方面提供能量支持。同时还可借助海上风电和储能技术相融合，平抑电力波动，不断提高电能质量，应用此类型储能技术可及时消纳海上风电，当海上风场发电时，实现为储能系统进行充电，将线路余量运送出去，通过储能系统实现放电。例如：鲁能海西州建立的示范工程，利用化学储能技术，使用容量为50MW/100MWh磷酸铁锂电池打造示范基地，为电源侧化学集中储能电站，此项目中储能技术的应用可实现多能互补以及联合运行，缓解电网在调峰时刻的压力，将电网的限额和青海电力负荷曲线完美匹配，保障限电比例较大幅度的降低。在我国储能产业逐渐发展过程中，技术的应用降低了储能成本。未来清洁能源会逐渐向智慧能源方向发展，形成集能源清洁、能源储存、智能化管理于一体的技术趋势。
结束语
对我国当前各种储能技术进行有效的分析，能够了解我国电力系统的运行情况。通过对新能源的应用，能够解决我国能源大规模缺乏的问题。进一步增强系统的稳定性和全面性，使功率波动与电能质量提高，解决其中出现的问题，推动研究的进展。
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论文作者:朱乾华
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：储能论文; 技术论文; 电网论文; 电池论文; 电力系统论文; 电能论文; 能源论文; 《中国电业》2019年 23期论文;