淺談儲能技術在電力係統中的應用

hth下载地址 陳聰

摘要：電力是現代社會(hui) *重要的能源之一，電力係統的安全、穩定和可靠運行對於(yu) 保障*家經濟發展和人民生活至關(guan) 重要。儲(chu) 能技術在電力係統中的應用是當前電力行業(ye) 中的熱門話題。隨著全球能源需求的增長和可再生能源的快速發展，儲(chu) 能技術成為(wei) 解決(jue) 電力供需平衡、提高電力係統調度能力與(yu) 供電可靠性的重要手段。本文主要研究儲(chu) 能技術在電力係統中的應用。

關(guan) 鍵詞：儲(chu) 能技術；電力係統；應用

0引言

傳(chuan) 統電力係統的主要特點是供需平衡，即電力的供應和需求達到平衡，以確保係統的穩定運行。然而，新能源技術的快速發展，特別是風能、光能等非穩定性能源的大規模接入，使得電力係統的供需平衡變得越來越困難。此外，電力係統的負荷也呈現出不斷增長的趨勢，為(wei) 了滿足負荷需求，電力係統需要不斷擴容升級，但高成本和對環境的影響成為(wei) 了製約因素。儲(chu) 能技術的出現為(wei) 電力係統的發展帶來了新的希望。儲(chu) 能技術可以將電能儲(chu) 存起來，用於(yu) 平衡電力係統的供需矛盾、應對負荷峰值和電網故障等問題，提高電力係統的可靠性和經濟性，降低係統的供電成本和排放。隨著儲(chu) 能技術的不斷發展，電力係統的負荷可以更加精細地調度和管理，電網規模可以更加靈活地擴大或縮小，電網的穩定性和可靠性可以得到有效保障。

1儲(chu) 能技術的主要類型

1.1機械儲(chu) 能技術

機械儲(chu) 能技術是將能量轉化為(wei) 機械形式並儲(chu) 存起來的技術。常見的機械儲(chu) 能技術有：抽水儲(chu) 能、壓縮空氣儲(chu) 能和飛輪儲(chu) 能等。

1.1.1抽水儲(chu) 能

抽水蓄能是一種常見的機械儲(chu) 能技術，它可以將能量以勢能的形式儲(chu) 存起來，當需要利用能源時，勢能被轉換成電能。抽水蓄能技術主要通過在低水位蓄水池和高水位蓄水池之間建造水泵和水輪機來實現。在低電負荷時，水泵將水從(cong) 低水位蓄水池抽升到高水位蓄水池，儲(chu) 存能量；在高電負荷時，水輪機將高水位蓄水池的水放下來，通過水輪機發電機將勢能轉化為(wei) 電能。抽水蓄能技術具有儲(chu) 能容量大、能量轉換效率高、運行周期長等優(you) 點，可以平衡電力係統的供需，調整電力係統負荷。

1.1.2壓縮空氣儲(chu) 能

壓縮空氣儲(chu) 能技術是將能量轉化為(wei) 壓縮空氣並進行儲(chu) 存的技術。該技術主要通過將空氣壓縮至高壓儲(chu) 存，然後在需要時釋放壓縮空氣，使其推動渦輪機或發電機，實現能量的轉化。壓縮空氣儲(chu) 能技術具有儲(chu) 能規模靈活、運行周期長、*汙染等優(you) 點。然而，該技術的儲(chu) 能效率較低，主要是由於(yu) 壓縮空氣會(hui) 產(chan) 生熱量，導致儲(chu) 能損失。目前，壓縮空氣儲(chu) 能技術仍在不斷發展和改進，以提高其儲(chu) 能效率和經濟性。

1.1.3飛輪儲(chu) 能

飛輪儲(chu) 能是通過將能量轉化為(wei) 旋轉動能，將能量存儲(chu) 在高速旋轉的輪子中。飛輪儲(chu) 能技術具有功率強、響應快、能量轉換效率高等優(you) 點。在儲(chu) 能過程中，電能通過電動機將輪子加速旋轉，儲(chu) 存能量；在能量需求增加時，電動機反轉，將旋轉動能轉化為(wei) 電能。飛輪儲(chu) 能技術在電力係統穩定調節、瞬態功率平衡等方麵具有潛力，尤其適用於(yu) 高速、瞬間儲(chu) 能的場景。然而，飛輪儲(chu) 能技術的輪子需要在高速旋轉中保持平衡和穩定，對材料和工藝要求較高。

1.2電磁場儲(chu) 能技術

電磁場儲(chu) 能技術是將能量存儲(chu) 在電磁場中，通過電流和磁場的相互作用來儲(chu) 存和釋放能量的技術。主要的電磁場儲(chu) 能技術包括超導磁體(ti) 儲(chu) 能係統和*級電容儲(chu) 能係統。

1.2.1超導磁體(ti) 儲(chu) 能

超導磁體(ti) 儲(chu) 能係統是利用超導體(ti) 線圈將能量以磁場的形式儲(chu) 存起來。超導磁體(ti) 線圈由超導材料製成，在超低溫環境下能夠產(chan) 生強大的磁場。超導磁體(ti) 儲(chu) 能係統具有響應速度快、儲(chu) 存密度高的特點。超導磁體(ti) 儲(chu) 能器件的優(you) 點是具有很高的能量密度，可以快速釋放儲(chu) 存的能量，有效地控製電網的電壓波動，進一步保證電力係統的穩定。然而，由於(yu) 超導材料和製冷係統的成本較高，超導磁體(ti) 儲(chu) 能係統的應用受到限製。

1.2.2*級電容儲(chu) 能

*級電容儲(chu) 能係統主要利用電解質進行充放電來實現能量的儲(chu) 存。*級電容器具有使用壽命長、響應速度快等特點。在*級電容儲(chu) 能係統中，能量主要通過電解質儲(chu) 存，電解液通常由特殊材料製成。*級電容器在實際應用中的能量密度較低，且電容器的電壓水平不太高，因此其應用受到一定的限製。但是對於(yu) 需要短時間內(nei) 釋放大功率的場景，*級電容器具有很強的優(you) 勢。此外，*級電容器還具有很長的使用壽命和良好的環境適應性。

1.3電化學儲(chu) 能技術

電化學儲(chu) 能技術是將能量通過化學反應轉化為(wei) 電能，並在電化學設備中進行儲(chu) 存。常見的電化學儲(chu) 能技術有：鋰離子電池、鉛酸電池和燃料電池等。

1.3.1鋰離子電池

鋰離子電池是目前*常見的電化學儲(chu) 能技術之一。鋰離子電池利用鋰離子在正負*間的遷移來進行充放電反應，將化學能轉化為(wei) 電能。鋰離子電池具有高能量密度、長壽命和低自放電率等優(you) 點，被廣泛應用於(yu) 電動汽車、移動設備等領域。然而，鋰離子電池的成本較高，而且在大容量應用時，其安全性和穩定性仍然是一個(ge) 挑戰。

1.3.2鉛酸電池

鉛酸電池是一種成熟的電化學儲(chu) 能技術。鉛酸電池通過鉛酸溶液中的化學反應來儲(chu) 存和釋放能量。鉛酸電池具有成本較低、可循環使用的優(you) 點，廣泛應用於(yu) 汽車起動、UPS電源等領域[1]。然而，鉛酸電池的能量密度較低，體(ti) 積大，對環境有一定的汙染，並且在長期循環使用中會(hui) 有蓄電能力衰減的問題。

1.3.3燃料電池

燃料電池是一種通過化學反應將燃料和氧氣直接轉化為(wei) 電能的裝置。燃料電池具有*效能量轉換和*排放的特點。根據不同的燃料類型，燃料電池可以分為(wei) 氫燃料電池、甲醇燃料電池等。燃料電池適用於(yu) 移動設備、電力係統備用電源等領域，但目前仍麵臨(lin) 成本高、儲(chu) 氫和燃料供應等問題。

圖1儲(chu) 能技術類型

2儲(chu) 能技術在電力係統中的應用

2.1儲(chu) 能技術在發電係統中的應用

2.1.1調峰能力提升

發電係統的負荷往往存在波動，尤其是在高峰時段負荷增加明顯，這時候往往需要額外的發電機組投入運行，以滿足電力需求。而儲(chu) 能係統可以在高峰時段釋放電能，為(wei) 電力係統提供削峰填穀支持。通過儲(chu) 能係統的靈活調度，可以減少發電機組的啟停次數，提高發電係統的效率和可靠性，平衡供需差異，提升發電係統的調峰能力。

2.1.2瞬時功率平衡

發電係統中存在瞬時功率波動的情況，儲(chu) 能技術可以通過快速釋放儲(chu) 存的電能來平衡瞬時功率差異。比如飛輪儲(chu) 能技術，具有響應速度快的特點，能夠在毫秒級別內(nei) 完成能量轉換和輸出，以適應瞬時功率波動的需求。當係統需要額外的電力支持時，飛輪可以在瞬間釋放旋轉動能，提供高功率的支持，平衡電力係統的瞬時功率波動。

2.1.3備用電源

儲(chu) 能技術可以作為(wei) 備用電源，提供電力係統的緊急備用能源。在發生突發事件、故障或停電時，儲(chu) 能技術可以迅速釋放儲(chu) 存的電能，提供持續的電力供應[2]。例如電化學儲(chu) 能技術如鋰離子電池和燃料電池可以作為(wei) 備用電源，為(wei) 發電係統提供穩定的備用電力。

2.2儲(chu) 能技術在電能運輸中的應用

2.2.1提高輸電能力

傳(chuan) 統的電能輸送主要依靠輸電線路和變電站進行，儲(chu) 能技術可以通過儲(chu) 存電能，在需要時提供額外的電力支持，提高輸電係統的輸電能力。比如壓縮空氣儲(chu) 能技術可以在輸電線路末端設置壓縮空氣儲(chu) 能裝置，通過釋放壓縮空氣驅動發電機，為(wei) 輸電係統提供額外的電力。

2.2.2跨區域電能傳(chuan) 輸

跨區域的電能傳(chuan) 輸通常麵臨(lin) 著輸電線路容量受限的問題，而儲(chu) 能技術可以在一段時間內(nei) 儲(chu) 存大量的電能，當跨區域的供需差異發生時，通過釋放儲(chu) 存的電能來平衡電力係統的功率。當某個(ge) 地區的負荷增加，而輸電線路容量不足時，儲(chu) 能係統可以釋放電能以補充該地區的電力需求，減輕線路的負荷壓力。在跨區域電能傳(chuan) 輸過程中，由於(yu) 供需不平衡或線路容量限製，可能會(hui) 導致電力係統的頻率和電壓波動。儲(chu) 能係統就可以快速響應，通過釋放儲(chu) 存的電能提供額外的功率支持，調節電力係統的頻率和電壓，從(cong) 而保持電力係統的穩定運行。

2.2.3高速充放電設備

傳(chuan) 統的慢速充電方式需要較長的時間才能為(wei) 電動汽車等設備充滿電，這在實際使用中可能不夠便捷。快速充電技術可以大幅縮短充電時間，使用戶能夠更方便地使用電能運輸設備。儲(chu) 能技術可以提供高速充電設備，通過快速釋放儲(chu) 存的電能，為(wei) 電動汽車等設備提供快速充電支持。同時，儲(chu) 能技術可以提供高容量的儲(chu) 存設備，如鋰離子電池，可以儲(chu) 存大量的電能，並通過適當的管理和控製策略，實現長時間的驅動。

2.3儲(chu) 能技術在變電站係統中的應用

2.3.1平滑電能波動

儲(chu) 能技術可以平滑電能的波動，減少電力係統的峰穀差異。比如在電力係統的配電環節中，電化學儲(chu) 能係統可以根據係統的負荷需求和輸電線路的容量等因素，調整儲(chu) 存和釋放電能的策略，平衡電力係統的供需差異，減少電能的波動，提高電力設備的運行穩定性。

2.3.2能源管理擴展

儲(chu) 能技術的應用可以將能源管理範圍擴展到較長的時間段，如6小時以下[3]。通過電化學儲(chu) 能係統的充放電控製和能量管理策略，可以實現電力係統的負荷平衡和功率調節，確保電力設備的穩定運行，減少實際的電力維護時間。

3儲(chu) 能技術在電力係統中的作用與(yu) 優(you) 勢

3.1使電力得以儲(chu) 存

儲(chu) 能技術可以將電力轉換成其他形式，以便在需要時供應給電力係統和終端用戶。電池能夠將電能轉化為(wei) 化學能並進行儲(chu) 存，*級電容器能夠將電能存儲(chu) 在電場中，並在需要時釋放這些電荷，從(cong) 而將電能轉換為(wei) 其他形式，比如機械能。儲(chu) 能技術提供了一種可靠的儲(chu) 備能源，以便在需要時快速、可靠地提供電能。在高峰期和緊急情況下，儲(chu) 能技術可以提供迅速響應，並確保電力係統的穩定，還可以*大限度地利用可再生能源，減少對傳(chuan) 統能源的依賴。

3.2使能源便於(yu) 調控

儲(chu) 能技術使能源調節變得更加容易。通過將電能存儲(chu) 在儲(chu) 能器中，可以在需要時快速調節能源的供應量。儲(chu) 能技術可以在日間低穀期間儲(chu) 存電力，在高峰期間釋放電力，從(cong) 而平衡電力係統的負載。它還可以將清潔能源的產(chan) 生與(yu) 電力需求之間的差距進行調節[4]。當風力發電機、太陽能電池板等清潔能源產(chan) 生過剩電量時，儲(chu) 能技術可以將剩餘(yu) 電量存儲(chu) 到電池或*級電容器中，以便在需要時供應給電力係統和終端用戶。

3.3提高電能質量和輸電能力

儲(chu) 能技術可以提高電能質量並增加輸電能力。由於(yu) 儲(chu) 能技術可以快速響應電網中的電壓和頻率變化，因此可以提高電能質量。例如，在低電壓和頻率下，儲(chu) 能技術可以快速響應來提高電壓和頻率，從(cong) 而保持電力係統的穩定性。此外，儲(chu) 能技術還可以通過儲(chu) 存和釋放電力來增加輸電能力，從(cong) 而緩解電力係統的瓶頸問題，減少電網運營的負擔。

3.4調節發電係統功率

儲(chu) 能技術可以用於(yu) 調節發電係統的功率，並向電力係統提供有序的電力輸出。通過使用儲(chu) 能技術，可以將發電係統的功率調整為(wei) 電力網的需求。這可以減少電力係統的浪費，提高電力的效能。儲(chu) 能技術還可以處理電力係統中的電力與(yu) 電量不匹配的情況，從(cong) 而確保電力係統的穩定性。

3.5滿足多樣化電能需求

儲(chu) 能技術可以滿足多樣化的電能需求。由於(yu) 不同的電力用戶有不同的需求，因此需要能夠滿足這些不同需求的電力解決(jue) 方案。通過使用儲(chu) 能技術，可以為(wei) 不同的電力用戶提供不同的電力解決(jue) 方案，以滿足其不同的需求。例如，在獨立的電網或微網中，儲(chu) 能技術可以提供備用電源，以便在需要時提供電力。在電力車輛中，儲(chu) 能技術可以提供動力源，以便驅動電力車輛。

4儲(chu) 能技術在電力係統中的未來發展方向

4.1智慧儲(chu) 能技術

智慧儲(chu) 能技術主要是指通過智能化控製、優(you) 化和管理儲(chu) 能係統，提高儲(chu) 能係統的效率和性能。在電力係統中，智慧儲(chu) 能技術主要的應用包括：實時調度、電網頻率調節、防止電壓失調、電能質量改善等。未來，隨著智能化和大數據技術的發展，智慧儲(chu) 能技術將進一步提高電力係統的安全性、經濟性和環保性。

4.2係統集成儲(chu) 能技術

係統集成儲(chu) 能技術是指將多種儲(chu) 能技術進行整合，形成多儲(chu) 能技術互補、協同作用的係統。係統集成儲(chu) 能技術可以充分發揮各種儲(chu) 能技術的長處，從(cong) 而提高儲(chu) 能係統的整體(ti) 性能。未來，係統集成儲(chu) 能技術將成為(wei) 儲(chu) 能技術的主流發展方向。隨著儲(chu) 能技術的不斷發展，係統集成儲(chu) 能技術的應用領域也將不斷拓展，包括電力係統應急備用、可再生能源儲(chu) 能等。

5.hth下载地址Acrel-2000ES儲(chu) 能能量管理係統概述

5.1概述

hth下载地址Acrel-2000ES儲(chu) 能能量管理係統，專(zhuan) 門針對工商業(ye) 儲(chu) 能櫃、儲(chu) 能集裝箱研發的一款儲(chu) 能EMS，具有完善的儲(chu) 能監控與(yu) 管理功能,涵蓋了儲(chu) 能係統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲(chu) 、數據查詢與(yu) 分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在*級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填穀、需量控製、防逆流等控製功能。

5.2係統結構

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務器將儲(chu) 能櫃或者儲(chu) 能集裝箱內(nei) 部的設備接入係統。係統結構如下：5.3接入設備

Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協議對接的能力，支持多種設備接入。

5.4係統功能

5.4.1實時監測

係統人機界麵友好，能夠顯示儲(chu) 能櫃的運行狀態，實時監測PCS、BMS以及環境參數信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關(guan) 故障、告警、收益等信息。

5.4.2設備監控

係統能夠實時監測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態及運行模式。

PCS監控：滿足儲(chu) 能變流器的參數與(yu) 限值設置；運行模式設置；實現儲(chu) 能變流器交直流側(ce) 電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與(yu) 展示；實現PCS通訊狀態、啟停狀態、開關(guan) 狀態、異常告警等狀態監測。BMS監控：滿足電池管理係統的參數與(yu) 限值設置；實現儲(chu) 能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監測；實現電池充放電狀態、電壓、電流及溫度異常狀態的告警。

空調監控：滿足環境溫度的監測，可根據設置的閾值進行空調溫度的聯動調節，並實時監測空調的運行狀態及溫濕度數據，以曲線形式進行展示。

UPS監控：滿足UPS的運行狀態及相關(guan) 電參量監測。

5.4.3曲線報表

係統能夠對PCS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等曆史曲線的查詢與(yu) 展示。

5.4.4策略配置

滿足儲(chu) 能係統設備參數的配置、電價(jia) 參數與(yu) 時段的設置、控製策略的選擇。目前支持的控製策略包含計劃曲線、削峰填穀、需量控製等。

5.4.5實時報警

儲(chu) 能能量管理係統具有實時告警功能，係統能夠對儲(chu) 能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件發出告警。

5.4.6事件查詢統計

儲(chu) 能能量管理係統能夠對遙信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

5.4.7遙控操作

可以通過每個(ge) 設備下麵的紅色按鈕對PCS、風機、除濕機、空調控製器、照明等設備進行相應的控製，但是當設備未通信上時，控製按鈕會(hui) 顯示無效狀態。

5.4.8用戶權限管理

儲(chu) 能能量管理係統為(wei) 保障係統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

5.4.9hth下载地址配套產(chan) 品

6結語

綜上所述，儲(chu) 能技術在電力係統中的應用非常廣泛。未來，隨著電力需求的不斷增加和電力係統技術的不斷進步，儲(chu) 能技術將會(hui) 在電力係統中發揮越來越重要的作用，同時也將會(hui) 得到更加廣泛、*效的應用。

參考文獻

[1]王瑞.儲(chu) 能技術在電力係統中的應用現狀與(yu) 前景初探[J].

[2]吳家虎.分析儲(chu) 能技術在電力係統智能微網中的應用[J]

[3]張恒,張宇,張慶豐(feng) .儲(chu) 能技術在電力係統中的應用.

[4]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.5版.