儲能技術在堅強智能電網(wǎng)建設中的作用

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1、儲能技術在堅強智能電網(wǎng)建設中的作用華光輝，赫衛(wèi)國，趙大偉，張新龍，汪春（國網(wǎng)電力科學研究院，南京210003）摘要：結(jié)合我國實際情況，闡述了儲能技術在堅強智能電網(wǎng)中的作用、儲能技術原理、常用的儲能技術及發(fā)展狀況，指出了我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，并提出了促進大容量儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議。關鍵字：儲能技術；堅強智能電網(wǎng)；發(fā)展前景；政策建議0引言電能的廣泛應用被認為是20世紀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。電能的應用已逐步深入到國民經(jīng)濟、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生

2、活的各個方面，成為人類社會賴以生存的物質(zhì)基礎，電力工業(yè)也成為國家最重要的基礎產(chǎn)業(yè)之一[1]。電力生產(chǎn)過程是連續(xù)進行的，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)設備運行效率低。應用儲能技術可以達到削峰填谷、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)電技術的不斷發(fā)展，電力儲能系

3、統(tǒng)的重要性也日益凸顯[2]。儲能技術的應用是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)模式基礎上增加一個“存儲”電能的環(huán)節(jié)，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譽為電力生產(chǎn)過程中的“第六環(huán)節(jié)”，電力儲能技術的應用前景非常廣闊。1儲能技術在堅強智能電網(wǎng)中的作用儲能技術是構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。我國當前電網(wǎng)運營面臨著最高用電負荷持續(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、互

4、動是我國智能電網(wǎng)的設定目標，儲能技術尤其大規(guī)模儲能技術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)得到廣泛應用，可以說儲能環(huán)節(jié)是構(gòu)建智能電網(wǎng)及實現(xiàn)目標不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。1.1儲能技術在電力系統(tǒng)穩(wěn)定中的作用儲能技術的應用可以改變傳統(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

5、位于遠離發(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，遠離系統(tǒng)的最有效控制部位，常常難以達到滿意的控制效果。儲能技術的應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)不平衡功率都會導致機組間的振蕩，而只要儲能裝置容量足夠大而且響應速度足夠快，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

6、時，由于這種控制裝置所產(chǎn)生的控制量可直接作用于導致系統(tǒng)振蕩的源頭，對不平衡功率進行“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儲能技術在新能源發(fā)電中的作用化石能源的使用還會帶來嚴重環(huán)境污染，并使氣候異常。能源供應不足已成為全球經(jīng)濟發(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，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

7、。在可再生能源中，特別引起業(yè)界關注的是風能和太陽能。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)，儲能成為風光發(fā)電系統(tǒng)的關鍵配套部件[5]。因此，在利用太陽能和風能的同時，必須重視儲能技術的開發(fā)。近年來，特別是在《可再生能源法》出臺之后，我國風電和太陽能光伏產(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瓶頸，主要是因為風電、太陽能發(fā)電的接入技術、發(fā)電的間歇性問題需要成熟的儲能

8、技術加以解決。能源局《我國風電發(fā)展情況調(diào)研報告》指出，隨著風電裝機容量迅速增加，風電并網(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儲能技術在分布式發(fā)電中的作用當今社會對能源和電力供應的質(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，