摘要：隨著城市化進程的加快和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全社會對于新能源的需求不斷提升。電化學(xué)儲能作為儲能方式之一，成為現(xiàn)階段新能源發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。電化學(xué)儲能在發(fā)電側(cè)應(yīng)用的多項優(yōu)勢使得它被廣泛投入新能源并網(wǎng)、電力輔助服務(wù)、微電網(wǎng)等領(lǐng)域中。從電化學(xué)儲能入手，分析其特點以及發(fā)展現(xiàn)狀，然后通過文獻綜述以及案例分析等手段，闡述其在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：電化學(xué)儲能；發(fā)電側(cè)；微電網(wǎng)；電力輔助電化學(xué)儲能作為利用化學(xué)方法進行電力儲存的技術(shù)手段，可以對電力進行儲存，方便電能的運輸以及調(diào)用，推動了電力行業(yè)的發(fā)展。隨著國家環(huán)境保護力度的不斷加強，新能源發(fā)電裝機占比逐漸攀升，我國能源結(jié)構(gòu)正在逐步轉(zhuǎn)型，再加上儲能技術(shù)不斷進步、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，儲能技術(shù)已經(jīng)初步具備了商業(yè)化的條件，在一定程度上促進了電化學(xué)儲能技術(shù)的應(yīng)用推廣。在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，需要相關(guān)人員加強對電化學(xué)儲能技術(shù)的分析研究，闡述其發(fā)展特點，并在此基礎(chǔ)上探索其在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用，探究其發(fā)展趨勢，為現(xiàn)階段的儲能商業(yè)化運營及推廣提出發(fā)展建議，以推動新質(zhì)電力行業(yè)的發(fā)展。

1電化學(xué)儲能概述

1.1概念

電化學(xué)儲能是一種將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并存儲起來的技術(shù)。其基本原理是利用電能將化學(xué)反應(yīng)進行逆反應(yīng)，將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)儲存在電極中，當需要釋放能量時，再將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電能輸出。常見的電化學(xué)儲能技術(shù)包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉離子電池等。這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電動汽車、家庭儲能系統(tǒng)、太陽能、風(fēng)能等新能源領(lǐng)域，可以有效地平衡能源供需之間的峰谷，提高能源利用效率和可持續(xù)性。

1.2主要內(nèi)容

（1） 鋰離子電池是目前應(yīng)用最廣泛的電化學(xué)儲能材料之一。它以鋰離子在正負極材料之間的遷移來存儲和釋放電能。鋰離子電池具有高能量密度、長循環(huán)壽命和低自放電率等優(yōu)點，因此在電動汽車、便攜式電子設(shè)備和儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

（2） 鉛酸電池是另一種常見的電化學(xué)儲能材料，它使用鉛酸和硫酸溶液作為電解質(zhì)。鉛酸電池具有較低的成本和可靠性，廣泛應(yīng)用于汽車啟動電池和備用電源等領(lǐng)域。

（3） 鈉硫電池是一種高溫電化學(xué)儲能材料，它使用液態(tài)鈉和硫作為電極材料。鈉硫電池具有高能量密度和較長的使用壽命，被認為是一種潛力巨大的儲能解決方案，可以應(yīng)用于電網(wǎng)儲能和可再生能源存儲等領(lǐng)域。

1.3電化學(xué)儲能的特點

（1） 高能量密度。電化學(xué)儲能技術(shù)通常具有較高的能量密度，即單位體積或質(zhì)量可以儲存更多的能量。這使得它們可以在相對較小的空間或質(zhì)量范圍內(nèi)存儲更多的電能。

（2） 可逆性。電化學(xué)儲能可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進行儲存，也可以在需要時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。這種可逆性為其在能源儲存和輸出方面提供了很大的靈活性。

（3） 長壽命。電化學(xué)儲能技術(shù)通常具有較長的使用壽命，可以進行數(shù)千次充放電循環(huán)而不會出現(xiàn)明顯的性能衰減。這些技術(shù)的長壽命使得它們在可再生能源集成、電網(wǎng)調(diào)節(jié)和備用電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

（4） 環(huán)?？沙掷m(xù)。與傳統(tǒng)的化石能源相比，電化學(xué)儲能技術(shù)可以有效地降低碳排放并減少環(huán)境污染。它們使用的材料通常是可再生的或者可以回收利用的，因此也具有良好的可持續(xù)性［1］。

（5） 成本逐步降低。隨著電化學(xué)儲能技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，它們的成本也在逐步降低。

2電化學(xué)儲能在發(fā)電側(cè)應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1可以保證能量平衡并進行調(diào)峰

電力系統(tǒng)中存在著供需不平衡的情況。電化學(xué)儲能可以通過儲存多余的電能并在需要時釋放，實現(xiàn)能量平衡和調(diào)峰。它可以在高負荷時向電網(wǎng)注入電能，在低負荷時進行充電，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2可以進行頻率調(diào)節(jié)

電力系統(tǒng)的頻率需要保持穩(wěn)定，但可再生能源的波動性會對頻率造成一定影響。電化學(xué)儲能可以快速響應(yīng)頻率變化，并在短時間內(nèi)注入或吸收電能，以維持電網(wǎng)頻率在合理范圍內(nèi)。

2.3實現(xiàn)了儲能備用

電化學(xué)儲能可以作為備用電源使用，當主電源出現(xiàn)故障或斷電時，可以迅速切換為儲能系統(tǒng)，提供可靠的電力供應(yīng)。這在關(guān)鍵設(shè)施、醫(yī)療機構(gòu)和緊急救援等領(lǐng)域尤為重要。

2.4實現(xiàn)了可再生能源集成

可再生能源（如太陽能和風(fēng)能）的不穩(wěn)定性是一個挑戰(zhàn)，而電化學(xué)儲能可以幫助其平滑輸出，并提供可靠的儲能解決方案。它可以將可再生能源的剩余電能儲存起來，以便在需求高峰或不穩(wěn)定情況下使用。

3電化學(xué)儲能在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用

3.1電化學(xué)儲能在大規(guī)模新能源并網(wǎng)中的應(yīng)用

在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，新能源發(fā)電的波動在數(shù)秒以及數(shù)小時之間，所以電化學(xué)儲能在新能源領(lǐng)域既有功率型也有能量型應(yīng)用。在電化學(xué)儲能中，光伏以能量型為主，風(fēng)能發(fā)電則以功率型為主。相較于傳統(tǒng)的儲能技術(shù)，電化學(xué)儲能的響應(yīng)速度較快，而且其爬坡率也較大，具有很強的優(yōu)勢。在大范圍的新能源并網(wǎng)時，電化學(xué)儲能可以實現(xiàn)次調(diào)頻的支撐、被動響應(yīng)無功支撐以及計劃出力跟蹤等。這些特點的存在使得電化學(xué)儲能技術(shù)在保證能源穿透率的基礎(chǔ)上確保了并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其應(yīng)用策略主要有以下幾種：（1）多元化技術(shù)選擇。電化學(xué)儲能可以采用不同的技術(shù)，如鋰離子電池、鈉離子電池、流動電池等。在選擇技術(shù)時，需要考慮能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、成本等因素，以滿足不同場景下的需求；（2）規(guī)模化建設(shè)。針對大規(guī)模新能源并網(wǎng)，電化學(xué)儲能需要進行規(guī)模化建設(shè)，以實現(xiàn)更高的容量和供能能力?？赏ㄟ^并聯(lián)多個儲能系統(tǒng)、逐步擴容等方式來提高整體儲能規(guī)模；（3）靈活調(diào)度運營。電化學(xué)儲能需要通過靈活的調(diào)度運營來適應(yīng)新能源波動性?？梢越柚悄芸刂葡到y(tǒng)和先進的能量管理策略，根據(jù)新能源出力預(yù)測和電網(wǎng)負荷需求，合理安排儲能系統(tǒng)的充放電行為，實現(xiàn)對電網(wǎng)頻率、功率等的調(diào)節(jié)；（4）融入電力市場。電化學(xué)儲能可以參與電力市場交易，如參與輔助服務(wù)市場、調(diào)頻市場等。通過市場機制的激勵，電化學(xué)儲能可以提供靈活、高效的電力調(diào)節(jié)能力，并獲取經(jīng)濟收益；（5）結(jié)合其他技術(shù)手段。電化學(xué)儲能可以與其他技術(shù)手段相結(jié)合，實現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。例如與風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電設(shè)施進行集成，形成綜合能源系統(tǒng)，提高新能源消納能力和能源利用效率［2］。通過上述手段，電化學(xué)儲能技術(shù)能夠充分發(fā)揮在大規(guī)模新能源并網(wǎng)時的獨特應(yīng)用優(yōu)勢，從而推動整個電力行業(yè)的發(fā)展。

3.2電化學(xué)儲能在電力輔助服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用

在電力供應(yīng)方面，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，新能源在電網(wǎng)中的比重越來越高，所以為了調(diào)節(jié)電力波動性較大的風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電，就需要在電網(wǎng)中配置備用電源。為了保證電力市場的穩(wěn)定，儲能技術(shù)還需要具有快速響應(yīng)能力，作為電源參與到電力輔助市場中，所以電化學(xué)儲能在電力輔助服務(wù)行業(yè)的發(fā)展十分迅速?，F(xiàn)階段電化學(xué)儲能的電力服務(wù)主要涉及調(diào)峰調(diào)頻、SVG（static var generator）無功補償、電網(wǎng)黑啟動等。在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，其應(yīng)用主要包括以下幾種：（1）頻率調(diào)節(jié)。頻率是電力系統(tǒng)中一個非常重要的指標。當負荷變化或電源出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)頻率會發(fā)生變化。電化學(xué)儲能可以通過快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化，向電網(wǎng)提供頻率調(diào)節(jié)能力，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性；（2）調(diào)峰削峰。電力系統(tǒng)中存在一些需求波動明顯、高峰負荷大的用戶，如工業(yè)生產(chǎn)線、商業(yè)用電等。電化學(xué)儲能可以在高峰負荷時段為這些用戶提供電能，并在低谷時段進行充電，從而平滑電網(wǎng)負荷，降低電網(wǎng)運行成本；（3）無功補償。電力系統(tǒng)中存在著無功功率問題，即由于電網(wǎng)中存在感應(yīng)負載等因素，會導(dǎo)致電網(wǎng)的無功功率。這時可以通過電化學(xué)儲能向電網(wǎng)注入無功功率，實現(xiàn)電網(wǎng)的無功補償；（4）備用電源。電化學(xué)儲能可以作為電網(wǎng)的備用電源，當電網(wǎng)主電源出現(xiàn)故障時，電化學(xué)儲能可以快速響應(yīng)并向電網(wǎng)注入電能，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行［3］。所以說，電化學(xué)儲能在電力輔助服務(wù)中有著廣闊的應(yīng)用前景，可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，并為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

3.3電化學(xué)儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

微電網(wǎng)組成包括分布式能源、交直流負荷、儲能、變配電以及控制系統(tǒng)等?？沙浞掷帽镜匕l(fā)電資源實現(xiàn)自發(fā)自用，并可余量上網(wǎng)。但由于其電網(wǎng)小，穩(wěn)定性差，加之含有具備波動性的新能源，因此電網(wǎng)穩(wěn)定性需要儲能系統(tǒng)進行保障，電化學(xué)儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用既有能量型也包含功率型。而實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，電化學(xué)儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用策略主要有以下幾種：（1）儲能系統(tǒng)規(guī)模選擇。微電網(wǎng)的負荷相對較小，需要根據(jù)實際需求選擇合適規(guī)模的電化學(xué)儲能系統(tǒng)。通常情況下，采用小型的鋰離子電池、鉛酸電池等儲能設(shè)備；（2）調(diào)度與控制策略。電化學(xué)儲能需要通過靈活的調(diào)度和控制策略來適應(yīng)微電網(wǎng)的功率需求?？梢圆捎没谀Ｐ皖A(yù)測控制、基于狀態(tài)估計控制等高級控制策略，根據(jù)負荷需求和光伏、風(fēng)力發(fā)電等微電網(wǎng)內(nèi)部能源產(chǎn)生的波動性，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，提高微電網(wǎng)的能源利用效率；（3）與其他設(shè)備相結(jié)合。電化學(xué)儲能可以與微電網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備相結(jié)合，例如太陽能電池板、風(fēng)力發(fā)電機、柴油發(fā)電機等，形成組合式微電網(wǎng)系統(tǒng)，以提高微電網(wǎng)的能源供應(yīng)可靠性和能源利用效率；（4）備用電源。電化學(xué)儲能可以作為微電網(wǎng)的備用電源，當主電源出現(xiàn)故障時，儲能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)并向微電網(wǎng)注入電能，保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行；（5）能耗管理。電化學(xué)儲能需要進行有效的能耗管理，降低存儲過程中的能量損失，延長電池壽命，提高整體能源利用效率［4］。綜上所述，電化學(xué)儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用策略需要考慮儲能系統(tǒng)規(guī)模選擇、調(diào)度與控制策略、與其他設(shè)備相結(jié)合、備用電源以及能耗管理等方面，以實現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠供電和能源高效利用。

4結(jié)語

隨著社會發(fā)展，新能源逐漸成為能源行業(yè)發(fā)展的方向，諸如風(fēng)、光等可再生能源在發(fā)電側(cè)應(yīng)用中的比重將不斷加大，相應(yīng)的電化學(xué)儲能承擔(dān)的電力支持作用也會逐步增大，所以電力行業(yè)的發(fā)展和電化學(xué)儲能技術(shù)的進步相互依存、不可分割。隨著電力市場改革的不斷深入，電化學(xué)儲能技術(shù)也在不斷升級，在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，需要相關(guān)人員結(jié)合電力行業(yè)發(fā)展的需要，對電化學(xué)儲能技術(shù)進行分析研究，探究其在微電網(wǎng)、電力服務(wù)以及新能源并網(wǎng)中的應(yīng)用，并且制定針對性的應(yīng)用策略，推動該行業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

［1］譚勇林.新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)分析［J］.光源與照明，2022（11）：152-154.

［2］楊衛(wèi)，楊海瀾.大力發(fā)展化學(xué)儲能助推雙碳目標的實現(xiàn)［J］.全面腐蝕控制，2022，36（11）：14-20.

［3］蔡紹寬.新型電力系統(tǒng)下的儲能解決方案探討［J］.南方能源建設(shè)，2022，9（增刊1）：17-23.

［4］朱劉柱，葉斌，任曦駿，等.滿足電網(wǎng)調(diào)峰的化學(xué)儲能最優(yōu)容量敏感因素分析［J］.電力需求側(cè)管理，2022，24（2）：48-53.

作者簡介：薛劍琦，男，陜西韓城人，工程師，本科，研究方向：電化學(xué)儲能在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用。