儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用研究

王浩霖

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原030002）

能源是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力。為了保障能源的供應(yīng)，國家能源部門出臺了多項措施大力發(fā)展我國的能源產(chǎn)業(yè)，其中新型能源成為其中一抹亮色。很多能源項目的落成，極大增加了我國電能的供給量。但是，由于用戶端無法及時消納，導(dǎo)致很多發(fā)電項目不能滿負荷運行甚至被迫停止運行。但是，在用戶有很高需求時，卻無法及時供給電能。面對此種現(xiàn)狀，儲能技術(shù)應(yīng)用而生，利用儲能裝置作為發(fā)電方與用電方的平衡器，使整個電網(wǎng)可實現(xiàn)平穩(wěn)運行。

1 儲能技術(shù)簡介

儲能是指將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式后進行的能量存儲。例如，使用電能參與氫氣的制取，將電能轉(zhuǎn)換為氫能源后實現(xiàn)了能量的存儲，在有一定需求時，再將氫能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，這就是儲能的一種具體表現(xiàn)。目前儲能技術(shù)主要包括兩種方式，一種是機械儲能，另一種是電磁儲能。機械儲能主要包括抽水儲能與壓縮氣體兩種形式。抽水儲能主要是在水力發(fā)電中，將過剩的電能帶動相應(yīng)水泵動作，將水從低處運往高處，待電能不足的情況下，開啟水閘，利用水的重力勢能將機械能再轉(zhuǎn)化為電能。壓縮空氣儲能也是利用多余電能，將電能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機械能，對氣體進行壓縮。在電能供應(yīng)不足情況下，釋放壓縮氣體帶動汽輪機進行發(fā)電。電磁儲能主要利用儲能電子設(shè)備進行電能的存儲，主要包括電池儲能技術(shù)與電容儲能技術(shù)兩種。電池儲能技術(shù)主要使用的是鉛酸電池、鋰電子電池等電子元器件將電能轉(zhuǎn)化為化學能，實現(xiàn)電池的充電過程，在停電或者電力供應(yīng)不上時，利用電池對外進行供電，滿足緊急用電的需求。電容充電的本質(zhì)與電池充電的類似，都是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的一種表現(xiàn)形式。儲能技術(shù)的日益豐富，也為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供了強有力的保障。

2 電力系統(tǒng)調(diào)峰的重要性分析

電力系統(tǒng)主要包括兩方面，即發(fā)電端與用戶端。理論而言，最理想的用電模式是發(fā)電端所產(chǎn)生的電量與用戶端消耗的電能相平衡時，整個電網(wǎng)的運行效率達到最佳。但是，現(xiàn)實中很難達到完全的平衡。因此，才有了電力系統(tǒng)調(diào)峰的概念。

2.1 電力系統(tǒng)調(diào)峰的概念簡介

電力系統(tǒng)調(diào)峰是指選用特定策略，進而保證發(fā)電端所發(fā)的電量保持整體穩(wěn)定的一種電力調(diào)節(jié)策略。因為，在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)發(fā)電中，主要還是火力發(fā)電為主?；鹆Πl(fā)電中所選用的發(fā)電機的功率很高。從經(jīng)濟角度分析，發(fā)電機組從運行到停止再到運行所產(chǎn)生的費用較高，其啟動時間也較長。因此，在實際運行中，發(fā)電機組原則上一旦開啟，如果中途沒有故障或是到了保養(yǎng)的時間之外，其它時間是不允許停機的。但是，目前的用電中，白天的耗電量遠高于夜晚的耗電量。因此，白天的用電通常會產(chǎn)生峰值，而晚上的用電量則會產(chǎn)生低谷指，而此時的發(fā)電量基本保持不變。因此，面對不同的用電需求，就必須采取相應(yīng)的電能調(diào)節(jié)措施，以應(yīng)對不同時段的用電需求。

2.2 電力系統(tǒng)調(diào)峰的重要意義

電力系統(tǒng)調(diào)峰對于電網(wǎng)的正常平穩(wěn)運行具有十分重要意義。過剩的電能會極大增加電網(wǎng)的運行符合，對電網(wǎng)內(nèi)的各用電設(shè)備造成沖擊。電能不足的情況下，會極大影響用戶的電能使用，最后造成很大的經(jīng)濟損失。隨著國家對風能、光伏發(fā)電等新型電能產(chǎn)生裝置進行大力支持，很多地區(qū)都開展了大規(guī)模的風力發(fā)電項目，這些新型電能并入電網(wǎng)之后，如果用戶端無法及時消耗，會增加整個電網(wǎng)的負擔，勢必影響整個電網(wǎng)的正常運行。。在例如，在高溫天氣中，很多地區(qū)不得不使用空調(diào)這種大功率用電器，會造成很多地區(qū)電能供應(yīng)緊張的局面。如果能從第三方引入電能，則會很大程度上緩解居民的用電需求，保障正常的電力供應(yīng)。電力調(diào)峰的意義在于為整個電網(wǎng)的安全運行提供一個可靠的“海綿”，在電力供應(yīng)過剩的情況下，用“海綿”吸收多余的電能，待電能匱乏的情況下，將“海綿”中存儲的電能擠壓出來，對電能系統(tǒng)進行補充。

3 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用

3.1 儲能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是將電能通過電池或電容等電子裝置進行即時存儲，以備有需求時能及時滿足電力系統(tǒng)的供應(yīng)。儲能技術(shù)的關(guān)鍵在于儲能電站的建立。目前，我國已經(jīng)在多地區(qū)建設(shè)了儲能電站，很多儲能電站其存儲功率可達百兆瓦級別，可以很好滿足當?shù)貙﹄娔艽鎯Φ男枨蟆Ｔ谧钚鲁雠_的關(guān)于新能源項目的政策文件中，首次提及鼓勵企業(yè)引入儲能電站，實現(xiàn)電能的存儲。

3.2 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用

凡是與電相關(guān)的系統(tǒng)都可能存在電力供給與輸出不匹配的情況。因此，本文從以下幾種電壓等級分別進行分析。

3.2.1 儲能技術(shù)在高電壓電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，將330kv 以上的電壓稱為高壓。在高壓之上，還有超高壓、特高壓等。此類高壓常見于國家的輸配電的網(wǎng)絡(luò)中。在進行此類電網(wǎng)功率設(shè)計時，在沒有儲能技術(shù)的情況下，就必須考慮到在用電低谷時段時電網(wǎng)負荷增大的情況，調(diào)高電網(wǎng)的最大負荷，增大負荷的冗余量進而保障電網(wǎng)的安全。在利用儲能技術(shù)修建儲能電站之后，電網(wǎng)中多余的電能可以通過儲能電站進行實時存儲，進而保障電網(wǎng)的整體穩(wěn)定。有了儲能電站的供配電網(wǎng)絡(luò)，在電網(wǎng)設(shè)計時，就可以減小電網(wǎng)的設(shè)計功率，進而節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本。此外，儲能電站的修建，也可以帶來較好的經(jīng)濟收益。儲能電站在參與電網(wǎng)調(diào)峰時，在吸納多余電能時，可按吸納量來帶來直接的收益，這是一部分收益。另外，在電網(wǎng)發(fā)電量不足時，儲能電站也可以并網(wǎng)對外發(fā)電，按照對外放電量也可以帶來另一部分收益。兩部分收益疊加起來，就構(gòu)成了儲能電站的總體收益。經(jīng)過有關(guān)人員計算，收益較為可觀。因此，越來越多的社會企業(yè)開始關(guān)注儲能電站的投資，以期在服務(wù)社會的同時實現(xiàn)自身的發(fā)展。

3.2.2 儲能技術(shù)在中電壓電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，將6KV-66KV 以內(nèi)的電壓稱為中壓。中壓電力系統(tǒng)多見于很多新能源項目中。例如，在風力發(fā)電項目中，風機升壓端將風機產(chǎn)生的幾百伏的電壓抬升至幾十千伏以上，并入當?shù)仉娋W(wǎng)。但是，很多新能源項目受制于項目本身的限制，比如光伏發(fā)電項目，在陽光不充足的情況下，其產(chǎn)生的電壓波動較大，產(chǎn)生的電量起伏較大，具有間斷性特征。因此，國家出臺了關(guān)于鼓勵新能源項目配套儲能電站的相關(guān)措施，通過引入儲能電站的方式提升新能源項目供電端的連續(xù)性。首先，利用儲能電站的方式將產(chǎn)生的電能進行集中存儲，在項目的間歇期內(nèi)，可以參與當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的調(diào)峰功能，吸收多余電能。在項目運行期間內(nèi)，將不連續(xù)的電能集中存儲，然后統(tǒng)一向電網(wǎng)進行供電。

3.2.3 儲能技術(shù)在低壓電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，將1kv 以下，稱為低壓。在低壓電力系統(tǒng)中，常見的儲能方式為電池儲能。隨著國家大力鼓勵新能源汽車的發(fā)展，新能源汽車數(shù)量呈現(xiàn)井噴式增長。對于很多新能源車主而言，很多都會選擇晚上進行充電，在一定程度上提升了晚間的電力系統(tǒng)的用電量，有利于電網(wǎng)的“填谷”。此外，在某些地區(qū)是不能夠斷電的。比如醫(yī)院、軍事單位、火車站等地區(qū)。此類地區(qū)一旦發(fā)生斷電行為，必須能夠緊急啟動備用電源來滿足用電需求。此時，儲能電池在停電之后迅速放電，恢復(fù)這些區(qū)域的供電。

結(jié)束語

電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行是保障我國經(jīng)濟健康發(fā)展的重要后盾。針對現(xiàn)有電力系統(tǒng)供需電量不平衡的情況，引入儲能技術(shù)并應(yīng)用于不同電壓等級的電網(wǎng)內(nèi)，滿足不同電壓等級電力調(diào)峰的需求，進而從總體上實現(xiàn)我國電網(wǎng)運行的平穩(wěn)。