明鏡 何華偉

摘要：當(dāng)前，全球氣候變暖、大氣污染、酸雨蔓延、水體污染、臭氧層破壞、固體廢物污染等環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，這對(duì)國(guó)際能源形勢(shì)的改變產(chǎn)生了較為深進(jìn)的影響。新能源異軍突起，由于其具有清潔低碳、資源豐富、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為各國(guó)能源収展的主流方向。但新能源發(fā)電系統(tǒng)間歇性大和可控性差等問(wèn)題，也一直嚴(yán)重制約其發(fā)展。在改善新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性的過(guò)程中，儲(chǔ)能技術(shù)得到較大規(guī)模的應(yīng)用，進(jìn)而也獲得了重要的發(fā)展契機(jī)。

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電;儲(chǔ)能技術(shù);應(yīng)用優(yōu)化

1.儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

目前，在新能源發(fā)電系統(tǒng)中常見(jiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)主要有化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、磁場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)、電場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)以及機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)等。其中，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)以鋰離子電池、鉛酸蓄電池為主，液流、鈉硫、鎳氫電池等技術(shù)的研究也取得了極大的突破。磁場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)主要是指超導(dǎo)儲(chǔ)能。電場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括電解電容儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)則以抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等為代表。

2.國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)在抽水蓄能這一傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)中，擁有較大優(yōu)勢(shì)，按照總裝機(jī)容量來(lái)看，我國(guó)以32.0GW位列全球第一，日本和美國(guó)次之。但我國(guó)在新型儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，起步較晚，目前仍處于積極探索和建設(shè)示范工程的初級(jí)階段。根據(jù)美國(guó)能源部于2016年8月16日更新的全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到32.1GW，其中抽水蓄能裝機(jī)容量就高達(dá)32.0GW，電化學(xué)儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能裝機(jī)容量均為0.05GW，其余儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)據(jù)未統(tǒng)計(jì)。所以，我國(guó)在新型儲(chǔ)能技術(shù)方面是劣勢(shì)的。為改善這一問(wèn)題，我國(guó)政府部門(mén)也制訂了一系列的優(yōu)惠政策，包括降低稅收、提高補(bǔ)貼、減少審批流程、鼓勵(lì)科研立項(xiàng)等措施，尤其是在“十三五”規(guī)劃的百大工程項(xiàng)目中，就有多個(gè)與儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目。

3.現(xiàn)階段新能源電力系統(tǒng)中對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

3.1電化學(xué)儲(chǔ)能分析

對(duì)于化學(xué)儲(chǔ)能而言，通過(guò)和其他相關(guān)儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行比較可知，機(jī)動(dòng)性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好，并且在一定程度上具有著相對(duì)來(lái)說(shuō)比較快的反應(yīng)速度，能力比較高等，再加上循環(huán)效率上也是較為獨(dú)特的。所以在大多數(shù)化學(xué)裝置中都能獲得比較好的應(yīng)用。通過(guò)研究重點(diǎn)領(lǐng)域中化學(xué)技術(shù)，合理的運(yùn)用鋰電池以及鉛炭電池，對(duì)化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用性進(jìn)行不斷的提高。現(xiàn)階段由于我國(guó)化學(xué)儲(chǔ)能占的比例不是很高，大部分技術(shù)都是由國(guó)外部分公司進(jìn)行壟斷的，因此會(huì)下降鋰電池成本，進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)儲(chǔ)能中的商業(yè)潛力。

3.2太陽(yáng)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)于太陽(yáng)系統(tǒng)而言，主要分為兩個(gè)方面，一方面是光伏系統(tǒng);另外一方面是光熱系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)能夠把太陽(yáng)輻射直接有效的轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。光熱技術(shù)能進(jìn)一步將太陽(yáng)當(dāng)成發(fā)熱源，通過(guò)供冷和制熱對(duì)光熱發(fā)電進(jìn)行積極的開(kāi)展，在供暖和加工發(fā)電等以及能夠和化學(xué)染料等相關(guān)反應(yīng)能促進(jìn)化學(xué)燃料在發(fā)電中的效率。在一定程度上調(diào)節(jié)太陽(yáng)能，保證其無(wú)論在時(shí)間上，或者是空間都可以實(shí)現(xiàn)相互平衡，保證其長(zhǎng)期和短期應(yīng)用能力得到提升，然而這種方式并不能夠?qū)τ脩?hù)自身所有需求給與滿(mǎn)足，但是通過(guò)采取間接性的供電方式，就能符合用戶(hù)的實(shí)際需求。

3.3物理儲(chǔ)能

物理儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)是大規(guī)模、低成本和周期長(zhǎng)，能夠?yàn)榇笠?guī)模大發(fā)電系統(tǒng)提供長(zhǎng)期的電力支撐。物理儲(chǔ)能方式主要利用空間中的的天然資源，具有綠色環(huán)保和持續(xù)的特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)就在于建設(shè)的需求眾多，必須準(zhǔn)備專(zhuān)門(mén)的場(chǎng)地且有地理?xiàng)l件需求。常用的物理儲(chǔ)能方式有三種：抽水儲(chǔ)能、空氣壓縮和飛輪儲(chǔ)能。抽水儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換率較高，儲(chǔ)能容量大且運(yùn)行費(fèi)用低，需要在海水環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)作。由于抽水儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)方式靈活和供應(yīng)穩(wěn)定，抽水儲(chǔ)能不僅是一種基本的發(fā)電方式，還是備用電力的主要組成部分。

空氣壓縮儲(chǔ)能的安全系數(shù)非常高，在解決大規(guī)模發(fā)電項(xiàng)目的平滑輸出問(wèn)題方面效果顯著，但空氣壓縮儲(chǔ)能的場(chǎng)地對(duì)地質(zhì)條件有著特殊的要求。在空氣壓縮儲(chǔ)能工作過(guò)程中，首先需要進(jìn)行儲(chǔ)能步驟。儲(chǔ)能工作就是壓縮機(jī)利用風(fēng)電機(jī)組多余的風(fēng)電進(jìn)行基本運(yùn)作，進(jìn)行空氣的壓縮和降溫工作。進(jìn)行壓縮和降溫處理后的空氣需存放在廢舊或新建的油氣礦井中，以備釋能工作使用。其后，釋能工作使用升溫裝置將高壓空氣升溫，借助升溫的氣體來(lái)進(jìn)行燃燒室物質(zhì)的助燃，燃燒后的氣體則會(huì)推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，最終由燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行最后的發(fā)電工作。

飛輪儲(chǔ)能的主要運(yùn)作方式與空氣壓縮儲(chǔ)能相似，分為儲(chǔ)能和釋能兩個(gè)部分。其主要電力獲取方式是將飛輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為可用的電能，具有清潔高效和能量獲取迅速的特點(diǎn)。

4.當(dāng)前儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置和控制的有效策略

4.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)分析

目前我國(guó)通過(guò)對(duì)多種儲(chǔ)能技術(shù)的研究分析，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高。多種儲(chǔ)能技術(shù)不僅可以促進(jìn)大體積、功率較高和密度較高的系統(tǒng)進(jìn)行綜合并網(wǎng)處理，還可以控制整個(gè)儲(chǔ)存單元的高密度。因此該技術(shù)在很多的電力系統(tǒng)中被廣泛地使用。同時(shí)，還要對(duì)超級(jí)電容裝置實(shí)施高效的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)改善電能質(zhì)量的目的，保證風(fēng)電場(chǎng)功率在提高的基礎(chǔ)上，調(diào)整太陽(yáng)能的電廠(chǎng)生產(chǎn)功率。另外，在環(huán)路設(shè)計(jì)的技術(shù)下，電能質(zhì)量的合理控制還可以結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效支持，然后保證混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定性。再對(duì)功率進(jìn)行定型分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在固定的使用年限內(nèi)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化處理。

4.2儲(chǔ)能吸引要確保優(yōu)化的配置

針對(duì)于我國(guó)當(dāng)前的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)講，在實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置的過(guò)程中還要注重高質(zhì)量以及電能的穩(wěn)定性，從而提高整個(gè)功率在波動(dòng)的過(guò)程中保持平穩(wěn)性，然后充分的結(jié)合經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的要求，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部容量的不斷提高。為電能的儲(chǔ)存提供很大的幫助。在新能源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中還要結(jié)合運(yùn)行的特點(diǎn)，實(shí)施曲線(xiàn)的分析，完善電力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終讓新能源的電力系統(tǒng)更加的科學(xué)與完善。

4.3儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略

針對(duì)于電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)講，其配置需要不斷的完善。因此要結(jié)合科學(xué)有效的分析進(jìn)行問(wèn)題以及漏洞的補(bǔ)缺，從而提高儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用效果與科學(xué)性。同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)逐漸成為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要核心，實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中的要求與市場(chǎng)需求的滿(mǎn)足。在對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行功率提高的基礎(chǔ)上還要加強(qiáng)放電強(qiáng)等相關(guān)的特點(diǎn)，保證并網(wǎng)變流器設(shè)計(jì)效果的提高，合理的控制其功率。最終滿(mǎn)足實(shí)際的輸出輸入要求，完成儲(chǔ)能系統(tǒng)的多項(xiàng)功能。另外，在電網(wǎng)穩(wěn)定性方面也會(huì)起到提升的作用，還可以控制儲(chǔ)能裝置，進(jìn)而提高系統(tǒng)中內(nèi)部的自控能力。結(jié)合多項(xiàng)的管理工作，全面地提高電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)自身的控制管理效果，為我國(guó)新能源電力系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)的合理應(yīng)用提供重要的基礎(chǔ)保障。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)上述的內(nèi)容分析得出，我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)該全面加強(qiáng)應(yīng)用以及創(chuàng)新方面的研發(fā)，這樣能促進(jìn)能源穩(wěn)定性，還能促進(jìn)電能質(zhì)量的進(jìn)一步提高，對(duì)功率波動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)處理，與此同時(shí)結(jié)合多種并網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，就能推動(dòng)新能源電力吸引實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展。

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