摘要：深入研究儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應用策略，將極大促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升，具有重要的研究價值。儲能技術(shù)能夠優(yōu)化電網(wǎng)運行配置、調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的運行、提供應急電源保障，其對于新能源電力系統(tǒng)的建設(shè)具有重要意義。在儲能技術(shù)的選擇與應用時，應準確把握不同儲能技術(shù)的特點與局限性，根據(jù)新能源電力系統(tǒng)的使用需求，靈活進行選擇。

關(guān)鍵詞：儲能技術(shù)新能源光伏發(fā)電系統(tǒng)電力系統(tǒng)光熱發(fā)電

ResearchontheApplicationofEnergyStorageTechnologyinNewEnergyPowerSystems

SHENHongda

HangzhouXiaoshanDistrictPowerSupplyCompanyofStateGridZhejiangElectricPowerCo.，Ltd.，Hangzhou，ZhejiangProvince，311201China

Abstract：In-depthresearchontheapplicationstrategyofenergystoragetechnologyinnewenergypowersystemwillgreatlypromotetheimprovementofpowersystemstability，whichhasimportantresearchvalue.Energystoragetechnologycanoptimizetheoperationconfigurationofpowergrid，regulatetheoperationofpowersystem，andprovideemergencypowersupplyguarantee，whichisofgreatsignificancefortheconstructionofnewenergypowersystem.Whenselectingandapplyingenergystoragetechnologies，itisnecessarytoaccuratelygraspthecharacteristicsandlimitationsofdifferentenergystoragetechnologies，andmakeflexiblechoicesaccordingtotheusedemandofnewenergypowersystem.

KeyWords：Energystoragetechnology;Newenergy;Photovoltaicpowergenerationsystem;Powersystem;Photothermalpowergeneration

在新能源電力系統(tǒng)中，儲能技術(shù)的應用可實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電中化石原料的最大化節(jié)約，以此來達到優(yōu)越的節(jié)能效果。太陽能和風能等新能源都屬于清潔能源，在具體應用中并不會產(chǎn)生對自然環(huán)境具有危害的有毒、有害物質(zhì)，這樣便可達到良好的環(huán)保效果，讓電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和運行實現(xiàn)環(huán)保性能的顯著提升。隨著新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)的應用，社會也將會更加深入地研究新能源方面的相關(guān)技術(shù)，這對電力系統(tǒng)中的新能源及其儲能技術(shù)發(fā)展將會起到非常積極的推動作用，并進一步帶動新能源電力系統(tǒng)的良好運行與發(fā)展，為電力行業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益，以此來有效促進電力行業(yè)的良好發(fā)展。

1儲能技術(shù)的主要類型

1.1物理儲能技術(shù)

物理儲能技術(shù)通過物理過程將能量儲存起來，并在需要時釋放。常見的物理儲能技術(shù)包括壓縮空氣儲能、抽水蓄能和重力儲能。

壓縮空氣儲能將電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣并將其儲存在儲氣罐中，當需要釋放能量時，壓縮空氣被釋放并驅(qū)動渦輪機發(fā)電。其適用于需要大容量儲能的場景，如電力系統(tǒng)的峰谷填平或是備用能源。

抽水蓄能是利用水力勢能的變化來儲存并釋放能量，在能量充裕時，水被抽到高處的水庫中儲存勢能，需要釋放能量時，水被釋放并通過渦輪機發(fā)電。其具有高效性與靈活性，且對環(huán)境的影響較小，適用于山區(qū)地形或是水資源豐富的地區(qū)。

重力儲能是利用物體的高度變化來儲存并釋放能量，常見的應用是通過將重物提升到高空儲存勢能，釋放能量時，重物下降并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。其優(yōu)點是儲能效率高且無污染，但會受到地形及土地利用的限制。

不同的物理儲能技術(shù)具有各自的特點及其適用的場景，需根據(jù)具體需求與條件選擇合適的技術(shù)進行應用[1]。

1.2電磁儲能技術(shù)

電磁儲能技術(shù)是利用電磁場存儲或釋放能量。電磁儲能技術(shù)包括超級電容器和超導磁能儲存系統(tǒng)。

超級電容器利用電場和電荷的存儲來儲存能量，具有快速充放電、長周期壽命且高能量密度等優(yōu)點，適用于短時高功率需求的場景，如常見的電動車輛的動力輸出或電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)。

超導磁能儲存系統(tǒng)是利用超導體的零電阻特性與磁場的存儲能量來實現(xiàn)高效儲能，將電流通過超導線圈形成磁場，將能量存儲在磁場中，釋放能量時，磁場的能量轉(zhuǎn)化為電能。其優(yōu)點是高效率、長周期壽命且大容量，適用于大規(guī)模能量儲存或輸送的場景，如電網(wǎng)的儲能或恒定功率的輸出。

電磁儲能技術(shù)高效、環(huán)保且可靠，能滿足不同場景的能量存儲需求，然而，其也存在一些挑戰(zhàn)和限制，如超級電容器的能量密度相對較低，超導磁能儲存系統(tǒng)的制冷需求再或者是成本方面較高等。但隨著技術(shù)的不斷進步及成本的降低，電磁儲能技術(shù)將在未來發(fā)揮越來越重要的作用，推動清潔能源的發(fā)展與電力系統(tǒng)的智能化。

1.3化學儲能技術(shù)

化學儲能一般采用電池作為能量存儲裝置，通過正負極發(fā)生氧化還原反應進行充放電，通過電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化來存儲能量，是目前應用最廣、發(fā)展最成熟的新能源電能存儲技術(shù)。隨著電池能量存儲技術(shù)的發(fā)展，電池的類型也越來越多。與其它類型的能量存儲技術(shù)相比，化學能量存儲技術(shù)在能量轉(zhuǎn)換率、電能容量、技術(shù)成本等諸多方面都有著巨大的優(yōu)勢。鋰離子電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高，達到了85%左右，并且具有更高的能量密度，該電池還具有低成本、低碳環(huán)保、可回收利用的優(yōu)點，但尚未形成工業(yè)化和規(guī)?；陌l(fā)展[2]。

1.4相變儲能技術(shù)

相變儲能技術(shù)利用相變材料的吸熱和放熱來儲存能量，其能量密度高，且結(jié)構(gòu)簡單，可靈活調(diào)節(jié)，方便使用和管理。其中，電儲熱技術(shù)是通過水和金屬的儲熱特性來實現(xiàn)技術(shù)的運用；水的儲熱技術(shù)是以水為媒介來儲存熱能，該技術(shù)方便運營和管理，投資也比較??；金屬的儲熱技術(shù)是以金屬為媒介來儲存熱能，通過金屬的固態(tài)和液態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變來儲存熱量，具有高溫、高導熱等優(yōu)點。

相變儲能裝置主要由相變儲能器件、換熱介質(zhì)和換熱裝置3部分構(gòu)成。其中，相變儲能器件是一種可容納相變儲能的器件，可有效地抵抗相變時的熱、壓變化。而熱傳輸媒介在儲存和釋放能量的過程中一般是通過液體的循環(huán)進行的。熱傳遞裝置由一個加熱裝置和一個冷卻裝置組成，該裝置用來提供熱源并吸收熱。在儲能的過程中，相變材料吸熱并進行相變，把熱能轉(zhuǎn)換成相變存儲。在釋放能量時，相變材料又通過放熱恢復到原來的狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，開展儲能系統(tǒng)的儲能密度、能量轉(zhuǎn)化效率、循環(huán)壽命等性能測試，并對其進行優(yōu)化設(shè)計，改善其儲能器性能。

2新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的應用實踐

2.1超導儲能技術(shù)的應用

新能源電力系統(tǒng)建設(shè)超導儲能站，用于儲存風能、光能等新能源電力過剩時的電能，這些儲能站通過超導磁體將電能轉(zhuǎn)化為磁能，并在需要時釋放磁能，將其轉(zhuǎn)化回電能供電。超導儲能技術(shù)平滑新能源電力系統(tǒng)中能源的波動。例如：在太陽能與風能等能源波動時，超導儲能系統(tǒng)快速地吸收或釋放能量，保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。超導儲能技術(shù)具有快速響應的特點，能在毫秒級別內(nèi)完成能量的儲存與釋放，使新能源電力系統(tǒng)更快速地應對電網(wǎng)負荷變化與能源波動，提高電網(wǎng)的響應速度。超導儲能系統(tǒng)能作為備用電源，在電網(wǎng)發(fā)生故障或突發(fā)事件時提供持續(xù)的電力支持，其快速響應及高能量密度的特點使其成為應對緊急情況的高手。超導儲能技術(shù)還具有高效率、低能量損耗的特點，幫助新能源電力系統(tǒng)提高能源的利用效率，減少能源的浪費，降低系統(tǒng)的運行成本[3]。

2.2在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笤絹碓礁?，光伏發(fā)電系統(tǒng)逐漸成為新能源電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。然而，與風力發(fā)電系統(tǒng)一樣，光伏發(fā)電系統(tǒng)也存在著波動性和間歇性的問題。針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的波動性和間歇性，物理儲能技術(shù)也是一種常見的解決方案。具體而言，物理儲能技術(shù)可以利用儲水能或壓縮空氣等方式來儲存光伏發(fā)電的多余電能，以便在需要時進行釋放，如圖1所示。儲水能技術(shù)可以利用水庫、水塘等儲水體系，將光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)換成水能進行儲存，在需要時，通過水力發(fā)電進行釋放。而壓縮空氣儲能則是將光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)換為壓縮空氣進行儲存，在需要時，通過逆向發(fā)電機將壓縮空氣轉(zhuǎn)換為電能。電磁儲能技術(shù)和化學儲能技術(shù)也可以應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中。電磁儲能技術(shù)可以使用超級電容器或電池等設(shè)備儲存電能；化學儲能技術(shù)則可以使用燃料電池將光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)換成化學能進行儲存。相變儲能技術(shù)則可以利用蓄熱式儲能技術(shù)，將光伏發(fā)電的電能轉(zhuǎn)化成熱能儲存。

在優(yōu)化措施方面，提高儲能系統(tǒng)的容量、儲能效率和儲能周期等參數(shù)是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。在容量方面，需要確保儲能系統(tǒng)的容量能夠滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)的峰值負荷需求；在儲能效率方面，需要盡可能地提高儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率，降低能量損失；在儲能周期方面，則需要確定儲能系統(tǒng)的充放電周期，以便在需要時進行釋放。此外，預測和控制光伏發(fā)電的產(chǎn)生和消耗情況也是優(yōu)化措施的重要手段。通過利用天氣預報等信息，可以預測光伏發(fā)電的產(chǎn)生和消耗情況，以便根據(jù)需求和供給的差異進行儲能或釋放。同時，可以利用智能控制技術(shù)，通過控制儲能系統(tǒng)的充放電周期和放電功率等參數(shù)，來實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制，以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。除了針對儲能系統(tǒng)本身的參數(shù)進行優(yōu)化，還可以針對儲能技術(shù)本身的特點和性能，采取一些措施來提高其性能和可靠性。針對儲水能技術(shù)，可以改善水庫的水位控制和泄洪設(shè)施等手段，提高儲水能技術(shù)的穩(wěn)定性和安全性。對于壓縮空氣儲能技術(shù)，可以采用地下儲氣庫等方式，以提高儲能效率和可靠性。對于電池等電磁儲能技術(shù)，則可以通過提高電池的循環(huán)壽命和降低自放電率等方式，提高儲能效率和儲能密度。對于化學儲能技術(shù)，則可以針對燃料電池的穩(wěn)定性和壽命進行優(yōu)化，以提高其可靠性和效率[4]。

2.3在光熱發(fā)電系統(tǒng)中的應用

由于太陽能輻射的不穩(wěn)定性和變化性，光熱發(fā)電系統(tǒng)在穩(wěn)定性和經(jīng)濟性方面存在一定的問題。因此，為提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，可以引入儲能系統(tǒng)。在光熱發(fā)電系統(tǒng)中，常見的儲能技術(shù)包括相變儲能和蓄熱儲能等。

相變儲能利用物質(zhì)相變時釋放或吸收的潛熱來儲存和釋放熱能，這種技術(shù)被廣泛應用于光熱發(fā)電系統(tǒng)中。蓄熱儲能可以通過儲存太陽能輻射產(chǎn)生的熱能來提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。例如，通過在集熱器中引入相變材料，當太陽能輻射較強時，集熱器中的相變材料吸收熱能并發(fā)生相變，將多余的熱能儲存起來；當太陽能輻射較弱時，相變材料會釋放儲存的熱能，保持集熱器的溫度穩(wěn)定，從而提高光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。

2.4在機械發(fā)電系統(tǒng)中的應用

機械發(fā)電系統(tǒng)是將機械能轉(zhuǎn)化成動能，再將獲得的動能轉(zhuǎn)化成電能。相比于風能電力系統(tǒng)與光伏電力系統(tǒng)，機械發(fā)電系統(tǒng)需要經(jīng)過兩道能量轉(zhuǎn)化操作，在能量轉(zhuǎn)化過程中，能量循環(huán)質(zhì)量會對最終電能轉(zhuǎn)化效率產(chǎn)生直接影響。在機械發(fā)電系統(tǒng)中應用儲能技術(shù)，可以優(yōu)先考慮物理儲能領(lǐng)域的壓縮空氣儲能，其在提升機械發(fā)電系統(tǒng)的電能儲存質(zhì)量方面有良好效果。若想達到高效率壓縮空氣儲能目標，則需要對壓縮機、渦輪機等機械設(shè)備的工作原理、應用模式進行詳細分析[5]。

3結(jié)語

儲能技術(shù)具有雙向功率特性和靈活調(diào)劑能力，可實現(xiàn)能源“斷點續(xù)傳”，支撐能源和信息的實時交互，有效改善新能源波動性、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力不足，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。面對儲能蓬勃發(fā)展態(tài)勢，要以技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，加快布局前瞻性、系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性儲能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，堅持儲能技術(shù)多元化發(fā)展?？傊?，儲能技術(shù)是電力系統(tǒng)快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科技水平的發(fā)展，我們對儲能技術(shù)的研究也將不斷深化，儲能技術(shù)也將不斷完善，從而推動電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和進步。

參考文獻

[1]朱曉綱，于佳琪，李勇，等.基于暫態(tài)能量辨識的含規(guī)?；瘍δ艿男履茉措娏ο到y(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制方法[J].智慧電力，2024，52（5）：82-89.

[2]郝麗麗，蔡雅琪，王正風，等.計及運行規(guī)劃收益補償?shù)碾娔芰渴袌鰞δ軋罅繄髢r策略[J].電力自動化設(shè)備，2024，44（5）：36-43，72.

[3]劉春雨.太陽能光熱電站儲能系統(tǒng)熱性能研究及技術(shù)經(jīng)濟分析[D].西安：西安理工大學，2023.

[4]楊旭生.新能源并網(wǎng)及儲能技術(shù)分析[J].新疆有色金屬，2023，46（6）：96-97.

[5]張鵬，周建波，郭愷超.新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)[J].中國設(shè)備工程，2023（5）：219-221.