儲能技術(shù)在堅強智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用

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1、儲能技術(shù)在堅強智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用華光輝，赫衛(wèi)國，趙大偉，張新龍，汪春（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，南京210003）摘要：結(jié)合我國實際情況，闡述了儲能技術(shù)在堅強智能電網(wǎng)中的作用、儲能技術(shù)原理、常用的儲能技術(shù)及發(fā)展?fàn)顩r，指出了我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，并提出了促進(jìn)大容量儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議。關(guān)鍵字：儲能技術(shù)；堅強智能電網(wǎng)；發(fā)展前景；政策建議0引言電能的廣泛應(yīng)用被認(rèn)為是20世紀(jì)人類最偉大的成就之一，它帶來了人類歷史上的第二次工業(yè)革命，給世界帶來了翻天覆地的變化。電能的應(yīng)用已逐步深入到國民經(jīng)濟(jì)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活的各個方面，成為人類社會賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，電力

2、工業(yè)也成為國家最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一[1]。電力生產(chǎn)過程是連續(xù)進(jìn)行的，發(fā)-輸-變-配-用電必須時刻保持平衡，要求生產(chǎn)與消費同時完成，瞬間的不平衡就有可能導(dǎo)致安全穩(wěn)定問題。然而電網(wǎng)中用戶對電力的需求在白天和黑夜、不同的季節(jié)之間存在較大的差別，這使得電力系統(tǒng)必須留有很大的備用容量，系統(tǒng)設(shè)備運行效率低。應(yīng)用儲能技術(shù)可以達(dá)到削峰填谷、提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性、減少系統(tǒng)備用需求及停電損失的作用。另外，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益擴大和分布式發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，電力儲能系統(tǒng)的重要性也日益凸顯[2]。儲能技術(shù)的應(yīng)用是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)模式基礎(chǔ)上增加一個“存儲”電能的環(huán)節(jié)，

3、使得原來幾乎完全“剛性”的系統(tǒng)變得“柔性”起來，電網(wǎng)運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性也會因此得到大幅度的提高。因此有人將儲能技術(shù)譽為電力生產(chǎn)過程中的“第六環(huán)節(jié)”，電力儲能技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。1儲能技術(shù)在堅強智能電網(wǎng)中的作用儲能技術(shù)是構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。我國當(dāng)前電網(wǎng)運營面臨著最高用電負(fù)荷持續(xù)增加、間歇式可再生能源接入比例不斷9擴大、調(diào)峰手段有限等諸多挑戰(zhàn)；而優(yōu)質(zhì)、自愈、安全、清潔、經(jīng)濟(jì)、互動是我國智能電網(wǎng)的設(shè)定目標(biāo)，儲能技術(shù)尤其大規(guī)模儲能技術(shù)具備的諸多特性得以在發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)得到廣泛應(yīng)用，可以說儲能環(huán)節(jié)是構(gòu)建智能電網(wǎng)及實

4、現(xiàn)目標(biāo)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.1儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定中的作用儲能技術(shù)的應(yīng)用可以改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的思維方式，幫助人們從一個新的角度認(rèn)識電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。并尋求一種可能會徹底解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。傳統(tǒng)的PSS通過發(fā)電機附加勵磁控制可以有效地抑制系統(tǒng)發(fā)生的局部振蕩，但是對于大型復(fù)雜互聯(lián)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的區(qū)域間多模式低頻振蕩問題，最有效控制點可能位于遠(yuǎn)離發(fā)電機組的某條輸電線路上，而PSS必須通過發(fā)電機組的勵磁控制才能起作用，遠(yuǎn)離系統(tǒng)的最有效控制部位，常常難以達(dá)到滿意的控制效果。儲能技術(shù)的應(yīng)用可以為這個問題的解決提供一條非常簡捷有效的途徑。在傳

5、統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，任何微小擾動引起的動態(tài)不平衡功率都會導(dǎo)致機組間的振蕩，而只要儲能裝置容量足夠大而且響應(yīng)速度足夠快，就可以實現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡，這是一種主動致穩(wěn)電力系統(tǒng)的思想。由于這種電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置不必和發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)共同作用，因此，可以方便地使用在系統(tǒng)中對于抑制振蕩來說最有效的部位。同時，由于這種控制裝置所產(chǎn)生的控制量可直接作用于導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩的源頭，對不平衡功率進(jìn)行“精確”的補償，可以較少甚至不考慮系統(tǒng)運行狀態(tài)變化對控制器控制效果的影響，因此裝置的參數(shù)整定非常容易，控制器對于系統(tǒng)運行狀態(tài)變化的魯棒性也非常好[3-4]。1.2儲能技

6、術(shù)在新能源發(fā)電中的作用化石能源的使用還會帶來嚴(yán)重環(huán)境污染，并使氣候異常。能源供應(yīng)不足已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。同時，使用化石能源造成的環(huán)境污染問題已受到全球的高度重視，積極開發(fā)替代新能源和儲能技術(shù)，減少人類對化石資源的依賴，已成為業(yè)界和科技界研究的熱門課題。在可再生能源中，特別引起業(yè)界關(guān)注的是風(fēng)能和太陽能。一是來源豐富，取之不盡、用之不竭，二是它們在利用過程中無環(huán)境污染或污染很小。但是它們也存在共同的缺陷，即間歇性、不穩(wěn)定性和不可控性，為保證供電的均衡和連續(xù)，儲能成為風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵配套部件[5]。因此，在利用太陽能和風(fēng)能的同時，必須重視儲能技術(shù)的

7、開發(fā)。近年來，特別是在《可再生能源法》出臺之后，我國風(fēng)電和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度驚人，9業(yè)內(nèi)專家表示，中國大規(guī)模發(fā)展新能源仍存在技術(shù)瓶頸，主要是因為風(fēng)電、太陽能發(fā)電的接入技術(shù)、發(fā)電的間歇性問題需要成熟的儲能技術(shù)加以解決。能源局《我國風(fēng)電發(fā)展情況調(diào)研報告》指出，隨著風(fēng)電裝機容量迅速增加，風(fēng)電并網(wǎng)對電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)運行安全的影響已初步顯現(xiàn)，目前部分地區(qū)規(guī)模并網(wǎng)的風(fēng)電機組已經(jīng)對電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性等產(chǎn)生了影響。因此，新能源裝機容量提升的同時，必須同步提升儲能容量，有效地改善其電能輸出質(zhì)量。1.3儲能技術(shù)在分布式發(fā)電中的作用當(dāng)今社會對能源和電力供應(yīng)的

8、質(zhì)量與安全可靠性要求越來越高，傳統(tǒng)的大電網(wǎng)供電方式由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。在大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中，