● 國(guó)網(wǎng)湖南綜合能源服務(wù)有限公司 陳 宏 徐 勇 劉瀟瀟

隨著全球溫室效應(yīng)問(wèn)題日益突出，光伏、風(fēng)力等可再生能源的發(fā)電也逐漸受到人們的重視。光能及風(fēng)能都具有豐富的儲(chǔ)量，但其間歇性的缺點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)可靠性、靈活性以及電能質(zhì)量受到極大影響，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。目前，各個(gè)國(guó)家都在積極地開(kāi)展相關(guān)研究，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)主要涉及五大領(lǐng)域：電化學(xué)領(lǐng)域、電磁學(xué)領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域、化學(xué)領(lǐng)域、熱交換領(lǐng)域。

1 典型儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)

分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)目前應(yīng)用最為廣泛的是抽水蓄能（儲(chǔ)能）系統(tǒng)，約占市場(chǎng)份額的95%左右。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的迅速發(fā)展，其他儲(chǔ)能及系統(tǒng)也逐漸涌入公用電網(wǎng)。

傳統(tǒng)的電化學(xué)儲(chǔ)能是鉛酸電池儲(chǔ)能，技術(shù)成熟，成本低廉，但是存在壽命周期短、能量密度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約了其未來(lái)發(fā)展前景。目前的鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)能量密度和效率較高、同時(shí)使用壽命周期長(zhǎng)，不足之處就是其電解質(zhì)易燃且價(jià)格昂貴。新興的全釩氧化還原反應(yīng)液流電池可以克服上述2種儲(chǔ)能系統(tǒng)缺點(diǎn)，但是其低溫性能差，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。

目前電磁學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括超級(jí)電容器和超級(jí)電感器。與電池儲(chǔ)能相比，超級(jí)電容器具備高可靠性、低維護(hù)性、不易受環(huán)境影響等突出特點(diǎn)，但是能量密度較小，不適合用于持久放電場(chǎng)合。超導(dǎo)磁儲(chǔ)能具備快速的響應(yīng)能力，理論上可以做到零能量損耗，但是溫度環(huán)境的變化對(duì)其產(chǎn)生較大影響。

機(jī)械技術(shù)儲(chǔ)能將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最常用的系統(tǒng)是抽水蓄能，具有高功率大容量、長(zhǎng)生命周期的優(yōu)點(diǎn)，但是響應(yīng)速度太慢，導(dǎo)致應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力差，同時(shí)場(chǎng)地受到地理因素極大限制。壓縮空氣儲(chǔ)能主要利用空氣分子間勢(shì)能，它可以做到很大容量，但是由于壓縮過(guò)程中大量熱損耗導(dǎo)致其效率偏低。相比于上述2種機(jī)械儲(chǔ)能，飛輪儲(chǔ)能的功率密度最大，不受地理因素影響，但其摩擦損耗極大，影響系統(tǒng)效率，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)成本增大。

典型的化學(xué)儲(chǔ)能主要包括氫能和合成天然氣。氫能通過(guò)電解水得到氫氣和氧氣，然后對(duì)氫氣高壓存儲(chǔ)來(lái)發(fā)電，可以有效地解決長(zhǎng)期季節(jié)性的需求，然而其經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，同時(shí)壓縮存儲(chǔ)氫氣的風(fēng)險(xiǎn)較高。相比于氫氣，天然氣的壓縮密度很大，但是其轉(zhuǎn)化過(guò)程能量損失大，效率較低。

熱交換儲(chǔ)能依托熱水儲(chǔ)罐，用于負(fù)荷轉(zhuǎn)移，需要復(fù)雜的負(fù)荷控制，在熱需求較低的情況，其調(diào)節(jié)靈活性很差。

2 各類儲(chǔ)能系統(tǒng)主要作用

2.1 負(fù)荷平衡

這方面作用為對(duì)負(fù)荷需求功率的調(diào)節(jié)，如果負(fù)荷需求功率高于最大計(jì)劃發(fā)電功率，此時(shí)儲(chǔ)能放電來(lái)補(bǔ)充能量；如果負(fù)荷需求功率低于最小計(jì)劃發(fā)電功率時(shí)，儲(chǔ)能充電存儲(chǔ)多余能量。目前電動(dòng)汽車側(cè)重于這方面功能的研究。

2.2 能源交易

這方面作用通過(guò)在低電價(jià)時(shí)候進(jìn)行充電儲(chǔ)能，高電價(jià)時(shí)候放電供應(yīng)能量，賺取差價(jià)利潤(rùn)。通常抽水蓄能電站具備這種功能，并且在不久的將來(lái)，電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用一定會(huì)刺激能源交易市場(chǎng)迅速擴(kuò)張。

2.3 與新能源集成

通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)與光伏發(fā)電集成，可以實(shí)現(xiàn)夜間儲(chǔ)能放電供應(yīng)能量，白天光伏發(fā)電供應(yīng)負(fù)荷能量，同時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。通過(guò)這種結(jié)合，可以有效地彌補(bǔ)新能源間歇性的缺點(diǎn)，提升系統(tǒng)的可靠性及功率平衡性。

2.4 電壓和頻率調(diào)節(jié)

此功能類似虛擬同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)頻率升高時(shí)，可以通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合電力電子變換器充電吸收電網(wǎng)有功功率來(lái)穩(wěn)定頻率，當(dāng)電網(wǎng)頻率降低時(shí)，可以通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電釋放有功功率來(lái)穩(wěn)定頻率。同樣，借助儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收釋放無(wú)功功率可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。

2.5 諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償

公用電網(wǎng)內(nèi)電力電子及非線性設(shè)備增加，公用電網(wǎng)的諧波和無(wú)功問(wèn)題日益嚴(yán)重，可以在儲(chǔ)能系統(tǒng)及逆變器中加入諧波及無(wú)功補(bǔ)償控制算法，實(shí)現(xiàn)功能復(fù)用，不但可節(jié)省專用濾波器，降低成本，同時(shí)可提升用電質(zhì)量。

2.6 作備用設(shè)備

當(dāng)公用電網(wǎng)發(fā)生向電壓暫降、電壓短時(shí)中斷等突發(fā)性事件時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用支撐電源，為負(fù)荷提供電壓支撐和能量供應(yīng)，通常這類儲(chǔ)能設(shè)備容量要求較高。

2.7 無(wú)電源啟動(dòng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)核電站從關(guān)機(jī)狀態(tài)下啟動(dòng)，另外還可以負(fù)荷跟隨和電網(wǎng)通信系統(tǒng)的啟動(dòng)電壓支撐。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)現(xiàn)有的分布式儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了歸類綜述，同時(shí)介紹了不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的特點(diǎn)，最后列舉了儲(chǔ)能系統(tǒng)在公用電網(wǎng)中主要的作用及應(yīng)用場(chǎng)合。