Smart Grid 智能电网, 2013, 3, 8-13
doi:10.12677/sg.2013.31002 Published Online February 2013 (https://www.doczj.com/doc/1a8075926.html,/journal/sg.html)
Research on Large-Scale Energy Storage Technology of
Smart Grid
Xuefeng Hu1,2*, Zhuo Yang3, Xiangyu Tan4, Dada Wang4, Xianping Zhao4, Yajing Gao2, Lei Tian5,
Shengping Zhao1
1Workstation of North China Electric Power University, Yunnan Power Grid Company, Kunming
2North China Electric Power University, Baoding
3Yunnan Power Grid Company, Kunming
4Power Research Institute of Yunnan Power Grid Company, Kunming
5Workstation of Kunming University of Science and Technology, Yunnan Power Grid Company, Kunming
Email: *tohuf.angle@https://www.doczj.com/doc/1a8075926.html,
Received: Dec. 18th, 2012; revised: Jan. 6th, 2013; accepted: Jan. 14th, 2013
Abstract: Large-scale energy storage system is an important part of the Smart Grid, it’s called the sixth part of the elec-tric system besides generation, transmission, substation, distribution and users. Based on the needs of the Smart Grid development, this article introduced the present situation of different energy storage system briefly, and mainly analyzed the necessity and development trend of large-scale energy storage system construction. Finally, combined with the pro-ject team research situation, this article put forward some constructive suggestion about energy storage technology. Keywords: Energy Storage; Smart Grid; Pumped Storage; CAES; BESS
智能电网中大规模储能技术研究
胡雪峰1,2*，杨卓3，谭向宇4，王达达4，赵现平4，高亚静2，田雷5，赵盛萍1
1华北电力大学云南电网公司研究生工作站，昆明
2华北电力大学，保定
3云南电网公司，昆明
4云南电网电力研究院，昆明
5昆明理工大学云南电网公司研究生工作站，昆明
Email: *tohuf.angle@https://www.doczj.com/doc/1a8075926.html,
收稿日期：2012年12月18日；修回日期：2013年1月6日；录用日期：2013年1月14日
摘要：大规模储能系统是智能电网建设的关键一环，被称为电力成产中发电、输电、变电、配电和用电之外的“第六环节”。本文结合智能电网发展需求，简要介绍了各种储能系统发展现状，重点分析了构建大规模储能系统的必要性及其发展趋势，最后结合项目组调研情况，对当前储能技术发展提出了建设性意见。
关键词：储能；智能电网；抽水蓄能；压缩空气储能；电池储能
1. 引言
目前，世界各国都在结合本国电网特点规划建设智能电网，智能电网的目标是通过全面改造现有的电力系统，构建成高效、自愈、经济、兼容、集成和安全的下一代电网。大规模储能技术的应用是实现智能电网发展目标的关键因素，它通过在传统电力系统生产模式的基础上增加储能环节，在负荷低谷时将电能储存起来，负荷高峰时将存储的电能释放回电网，将原来几乎完全“刚性”的电力系统变得“柔性”起来[1]，从而实现智能电网各项设定目标，因此储能技术也
*通讯作者。
被称为电力生产中发电、输电、变电、配电和用电之外的“第六环节”[2]。大规模储能技术在智能电网中具有广阔的应用前景，在削峰填谷、消纳风能等可再生能源发电、平稳电能输出、改善电能质量、应对突发状况对系统冲击等方面具有巨大潜力[3]。
2. 各种储能方式简介
储能方式分为机械储能、电磁储能和化学储能，其中机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能；电磁储能包括超导储能和超级电容储能；化学储能主要是指电池储能系统，包括铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂电池等。
2.1. 抽水蓄能
抽水蓄能电站配备上、下游两个水库，负荷低谷电能富余时，将下游水库的水抽到上游水库保存；负荷高峰电能缺口时，利用储存在上游水库中的水发电。抽水蓄能是目前存储大规模电力技术最成熟、成本效益最好的储能技术，也是当前惟一广泛采用的大规模能量存储技术，世界总装机容量已超过150,000 MW；缺点是其受地理条件、转化效率等方面的制约较大，响应时间是分钟级，应对电网负荷波动能力较差。抽水蓄能电站能够用于黑启动、控制电网频率、提供备用容量和提高火电站和核电站的运行效率等方面。
目前，我国已建成抽水蓄能电站20余座，不足全国总装机容量的2%，低于一般工业化国家5%~10%的平均水平[4]。近期国家加快了相关技术研发的投入，在建装机容量达到12,040 MW，居世界第一，2020年我国抽水蓄能电站总装机容量将达到约6000万kW。我国单机最大的浙江仙居抽水蓄能电站于2010年12月开工建设，将安装4台单机37.5万kW的机组，预计2016年建成，建成后可以为华东电网提供300万kW调峰容量。2012年6月15日，国家863计划课题“大规模风电与大容量抽水储能在电网中的联合优化技术”启动，将会进一步促进抽水蓄能电站在国内的发展。
2.2. 压缩空气储能
压缩空气储能是利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，将空气高压密封在密封空间中，在需要电能时，释放高压空气推动汽轮机发电。压缩空气储能燃料消耗比调峰用燃气轮机组可以减少1/3，所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%，安全系数高，使用寿命长[5,6]。压缩空气储能只适用于大型系统，同时建造受地穴、矿井等特殊地形条件的限制[7]。
压缩空气储能由于其储能规模大、成本低，在全球范围内有很大的发展空间。目前美国正计划在俄亥俄州建造世界上最大容量的压缩空气储能电站，总装机容量达到2700 MW。我国于2003年开始压缩空气储能的研究，哈尔滨电力部门正在利用现有的地道作为贮气室进行研究。华北电力大学等国内高校正在进行压缩空气系统热力性能计算及其经济分析的研究。随着分布式能量系统的发展以及减少储气库容积和提高储气压力的需要，8~12 MW微型压缩空气储能系统已经成为当前研究的热点。
2.3. 飞轮储能
飞轮储能的原理是将电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，供电时，将飞轮的动能通过发电机转化为电能输出到外部负载。飞轮储能的主要优点是高充放电率，高循环次数，响应速度快，无污染，维护简单，寿命一般为20年；缺点是成本高、能量密度较低，保证系统安全性方面的费用很高，储能损耗较高，不适合用于能量的长期存储[8]。
受益于电力电子技术、磁悬浮技术和高强度碳素纤维技术的进步，飞轮储能技术近年来发展迅速。文献[9-11]介绍，国际先进的飞轮储能系统储能效率已经达到了99.4%，可储能100 kWh。2004年，巴西实现了利用超导与永磁悬浮轴承的飞轮储能，用于电压补偿。2011年，世界最大的飞轮储能系统完成安装，容量20 MW，采用了当前世界最先进的碳纤维复合飞轮转子技术，吸收并释放1 MW的电能仅需15分钟。我国飞轮储能研究起步较晚，目前还只是从事系统基础研究及小容量试点。飞轮储能技术的发展正朝着大功率、高效率、低损耗和安全可靠的方向发展。
2.4. 电池储能
电池储能系统是指以蓄电池为能量载体与电网进行电能交换的系统。具有充电/放电工作状态转换迅速、设备维护工作量小、高度智能化等优点，可配合新
能源并网，可作应急电源，亦可小范围孤网运行[12-14]。
根据所用化学物质的不同，蓄电池可以分为铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂电池等。铅酸电池价格低廉，技术成熟，可靠性高，占据着电池储能45%~ 50%的市场，但是其能量密度低、寿命短、污染环境等缺点制约了铅酸电池的发展；液流电池是目前一种前沿储能技术，克服了铅酸电池寿命短的缺点，但是其同样具有污染性；钠硫电池比能量高，可实现大电流、高功率放电，充放电效率高，但是它需要采用高性能的真空绝热保温技术来维持300℃~350℃的工作温度，安全性较差，成本太高；锂离子电池体积小、能量密度高、综合效率高、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保，受电动汽车产业的推动，锂电池的技术和资金储备雄厚，是最具有发展前景的电池储能系统，但是锂电池需要较复杂的电源管理系统，生产成本较高。
美国电科院在2009年开展了MW级锂离子电池储能系统用于平滑风电场功率波动的示范应用，目前世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的，装机容量为2 MW[15]。2009年11月，我国成功研制出具有自主知识产权的容量为650 A·h的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。在日本运营的容量为4 MW的全钒液流电池为当地32 MW 的风电场提供储能，并已运行27万次循环，世界上还没有任何其他储能技术能够实现这一要求[16]。
2.5. 超导磁储能
超导储能装置利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其他负载。功率输送时不需要能源形式的转换，具有响应速度快、综合效率高和功率密度高等优点。超导储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡，改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善电力系统的稳定性。
近年来，超导材料实用化发展迅速，促进了超导储能的研发和应用。但是，要实现超导储能的大规模应用，还需要提高超导体的临界温度，研制出力学性能和电池性能良好的超导线材，提高系统稳定性和使用寿命[17]。目前世界上1~5 MJ/MW低温超导磁储能装置已形成产品，100 MJ超导磁储能系统已投入高压输电网实际运行，5 GWh超导磁储能技术已通过可行性分析和技术论证。我国十五“863”计划启动了高温超导输电电缆、限流器、变压器以及高温超导磁储能系统等超导电力应用技术项目，取得了良好的进展。2005年11月，我国第一台直接冷却高温超导磁储能系统在华中科技大学系统动模实验室成功实现了动模试验运行[18,19]。
2.6. 超级电容器
超级电容器由2个多孔电极、隔膜及电解质组成。超级电容器充放电的速度快，几乎没有充放电次数以及最大放电量的限制，平均寿命可达25年以上。缺点是储能密度低于一般的化学电池，且放电时间很短。其未来的发展主要是面向电动汽车，以及电力系统中短时间、大功率负载的平滑，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平等。
国外就超级电容器方面的研究较早，美国、日本和俄罗斯的大公司一直占据着这一行业大部分市场份额，产品领域包括电动汽车、轨道交通能量回收系统、小型新能源发电系统及军用武器等方面。我国在这个行业也有了一定成果，大庆华隆电子有限公司是我国首家实现超级电容器产业化的公司；无锡力豪科技有限公司与中科院电工研究所无锡分所经过多年联合攻关，于2011年8月成功研制出基于超级电容器的动态电压恢复器；超级电容公交电车方面，中国是唯一将超级电容公交车投入量产的国家。
各种储能方式特点及其优缺点比较如表1所示。
3. 智能电网发展大规模储能的必要性
3.1. 满足可再生能源发展需要
由于风能和太阳能等新能源具有随机性、间歇性、出力变化快等特点，而且风能还具有不可预测、反调峰特性，大容量的新能源发电直接并网会对电网运行、控制及有功调度带来较大的影响，并网问题现已成为了制约可再生能源发展的瓶颈。新能源发电设备中若配有储能装置，利用储能装置秒级甚至毫秒级的有功调节能力，可以平滑新能源的输出曲线。储能系统的有功动态调节能力使其可发挥类似发电机的
Table 1. Energy storage ways comparison
表1. 各储能方式比较
储能类型
典型额定功率(MW) 放电时间
优点
缺点
适用场合 抽水蓄能
100~2000 1~24 h
大规模、低成本、
技术相对成熟 相应速度较慢、 受地形条件限制 削峰填谷，
频率控制和系统备用压缩空气 10~200 1~24 h 大规模、低成本 受地形条件限制 削峰填谷、调频、 系统备用 机械储能
飞轮储能 0.005~1.5 1 ms~15 min 比功率大
损耗高、噪声大、 低能量密度 调峰、频率控制、 UPS 和电能质量 超导磁储能
0.01~1
1 s~5 min
响应快、比功率高、
效率高、损耗极低
成本高、维护困难 电能质量控制、 输配电稳定、UPS 电磁储能
超级电容器
0.01~1 1~30 s 相应快、比功率高
成本高、储能量低
与FACTS 结合 铅酸电池 0.001~50 1 min~3 h 技术成熟、成本低 寿命短、有污染
电能质量、频率控制、电站备用、黑启动、可再生储能
液流电池
0.005~100 1~20 h
寿命长、高能力、 适于组合、效率高
低储能密度、有污染
电能质量、备用电源、调峰填谷、能量管理、可再生储能
钠硫电池
0.1~100 数小时 高效率、高能密度 高成本、安全性较差
电能质量、备用电源、调峰填谷、能量管理、可再生储能 化学储能
锂电池 几千瓦至几兆瓦 数分钟至数小时高效率、高能密度 高成本、安全性较差
电能质量、 备用电源、UPS
对电网的频率调节作用，调和电力供给与需求之间的差异。储能系统在新能源领域的另一项应用是风光储一体化发电系统，该系统可以充分利用风能和光伏在时间和地域上的天然互补性，同时配合储能系统对电能的存储和释放，改善整个风、光发电系统的功率输出特性，缓解风电、光电等可再生能源对电网的不利影响，增加电网对可再生能源的吸纳程度。2009年6月，总投资200亿元，张北成为了世界第一个风光储试验基地。
文献[20,21]通过仿真研究，表明超导储能和超级电容储能系统能有效改善风电输出功率及系统的频率波动。针对这些控制方案将降低风电机组效率的缺陷，文献[22]通过对飞轮储能系统的充放电控制，实现了平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标。
3.2. 削峰填谷，减少系统备用，提高设备利用率
电力生产要求发电、供电、用电之间必须随时保持平衡，然而白天和黑夜、不同季节间的峰谷差要求电力系统又必须配有一定的发电备用容量，随着新能 源产业及社会经济的迅速发展，通过增加旋转备用来
满足高峰负荷需求变得越来越困难。储能系统可以在电网负荷低谷的时候作为负荷从电网获取电能充电，在电网负荷峰值的时候向电网输送电能，实现削峰填谷功能[23,24]，同时，还可以减少电网对发电设备的投资，提高电力设备的使用率，减小线路损耗，提高供电可靠性，创造巨大的经济效益和社会效益。
储能系统具有响应速度快、运行成本低等特点，将比火电机组更适合充当发电备用的角色。如果将来能够建设更大容量的储能站，或者在全网分散布置大量的小容量储能站，当整体储能容量达到一定规模时，就能逐步减少火电机组的旋转备用。
文献[25]通过在PSCAD 下建模仿真说明了超级电容在解决分布式发电电能质量等问题方面有很好的效果。文献[26,27]研究了采用电池储能系统来提高电能质量的问题，结果表明，该储能系统能实现与系统的快速有功、无功功率交换，有效改善电压波动性，适用于解决风电并网带来的电能质量问题。
3.3. 减缓输电压力，提升配网智能化水平
在我国许多地区，电力输送能力的增长远远跟不 上电力需求增长的步伐，在高峰电力需求时输配电系
统往往变得拥挤阻塞，影响系统正常运行。若把储能系统安装在输配电系统阻塞段的潮流下游，电能被存储在没有输配电阻塞的区段，在电力需求高峰时储能系统释放电能，从而减少输配电系统容量的要求，缓解输配电系统阻塞的情况。同时，储能系统还可以减少电力传输中的异常和干扰，解决输电稳定性阻尼和次同步谐振阻尼等问题，改善动态电压稳定性，以及减少系统低频时甩负荷量。
置于用户侧的储能系统，可增强系统的供电可靠性，改善用户的电能质量。随着智能电网的发展，微网的概念逐步得到推广。各种储能系统作为微网的分布式电源之一，通过电力电子装置在秒级甚至毫秒级快速响应，可以实现微网“永不断电”的目标。另一方面，小型的家庭式储能设备和区域性的微网储能装置，可以通过智能表计接入到周围的大中型电网中，在用电高峰时向电网供电，增加了电力用户与电网的互动。
3.4. 促进电动汽车产业发展
近日，在海口举行的“中国国际电动汽车及充电装置、储能技术展览会”上，电网公司强调要加速充换电基础设施建设，迎接电动汽车的高速发展时期。
随着电网智能化水平以及电动汽车保有量的大幅提高，电动汽车的车载电池作为可移动储能单元，丰富了电网的可控资源，对智能电网平衡大量不可控的可再生能源有着重要的作用。在用电低谷时，电动汽车和储能电站的电池可以从电网吸纳大量富余电力，用电高峰来临时，电池的电能可以反过来被电网吸收，或可以作为停电时的备用电源。把这两者有机结合在一起可以充分利用电池储能站的配套设施，可达到资源的最大利用。
3.5. 电网应急相应的需要
在电网失电的情况下，通过传感器技术和通信与信息技术进行故障快速诊断，储能电站切换至电网紧急模式，储能装置向用电设备提供已储备的电能，起到应急供电的作用。
储能系统能够为用户提供备用电源，具有辅助设备简单，厂用电少，启动速度快等优点，为系统黑启动提供电源，提高供电可靠性和抵御自然灾害的能力。其移动性和灵活的特点尤其适用于地震洪水等自然灾害后的恢复。
对于一些重要负荷或者供电可靠性很差的部分地区，在发生事故失去主网电源或者输配电设备检修时需要孤网运行，孤网容量较小，要求备用电源必须相应速度快，储能电站是最适合孤网供电的备用电源。
4. 大规模储能技术发展展望
1) 由于不同的储能技术在额定功率下的放电时间不同，因此应用在电网不同的地方时，应该选择合适的储能方式。当用于电能质量改善、电网频率稳定及UPS时，应选择响应快速、放电时间短的电池，例如超级电容器、飞轮储能等；当用于供电的连续性、缓冲或者备用电源时，则选择能放电数秒到数分钟的相应的短时储能方式；当用于电网的削峰填谷或者风能、太阳能等新能源的并网储能时，则选择能够大规模储能，且自放电小的储能方式，例如抽水蓄能、压缩空气储能等；在地理条件受限制的时候，可以选择钠硫电池、液流电池等。
2) 就目前的储能技术发展水平看，单一的储能技术很难同时满足能量密度、功率密度、储能效率、使用寿命、环境特性以及成本等性能指标，如果将两种或以上性能互补性强的储能技术相结合，组成复合储能，则可以取得良好的技术经济性能。在电网应用中，要实现系统的稳定控制，电能质量改善和削峰填谷等多时间尺度上的功率平准控制，可以将超导储能、飞轮储能或超级电容器等功率密度、高储能效率高以及循环寿命长的储能技术与铅酸电池、液流电池或钠硫电池等能量密度高但受制于电化学反应过程的储能技术相结合，以最大程度地发挥各种储能技术的优势，降低全寿命周期费用，提高系统经济性。
3) 目前的大容量储能技术主要是抽水蓄能和压缩空气储能。有条件的地方可以因地制宜建设抽水蓄能电站，用于电力系统调峰，或作为可再生能源发电厂的调频备用，减小其发点波动性对系统的影响。考虑到我国海上风电资源大规模开发利用的前景，如选择三面环山的海湾作为水库的坝址，围海建立大型抽水蓄能电站；或选择一些条件好的废弃矿井、洞穴，修建压缩空气储能电站，与当地的大型风电场或光伏
电站相结合，为这些可再生能源电站的稳定运行提供支持，增加可再生能源发点的容量可信度，使其称为具有一定可预测性和可调度性的稳定电源。
5. 总结
大规模储能技术对现阶段电网的影响是变革性的，电力系统发、输、变、配、用各个环节都将受益于相关技术的进步。智能电网建设将会促进储能技术的发展，相关科技日新月异是可以预见的。结合储能技术发展遇到的问题，在此提出促进储能技术发展的建议：
1) 合理规划，优先在电网关键节点建设储能设施。大规模储能建设投资高，为充分发挥其经济效益，应优先在窝电严重区域、频繁缺电区域及枢纽变电站配置储能系统。
2) 积极推动储能技术标注体系的建立。国家应加速出台有关新能源及储能设施建设的标准体系和相关规章制度，企业及科研机构也要积极参与建立储能标准，抢占产业发展主导权。
3) 建设示范工程，加速成熟储能技术产业化。技术欠成熟储能技术，如超导储能、飞轮储能、压缩空气储能等，安排储能示范项目，为未来大规模应用积累技术数据和运行经验；技术成熟技术，如抽水蓄能、电池储能、超级电容器储能等，加速实现产业化，促进其健康有序发展。
4) 加速储能价格机制的建立。政府和电网公司应分别从政策和技术层面，加快出台峰谷电价、储能电价，使的储能设施建设能尽快收回投资，增进企业发展储能技术的积极性。
5) 培养家庭及工商业避峰用电的习惯和意识。私人电动汽车晚上充电、高耗能企业夜间生产等活动习惯，将使得储能概念深入人心，同时促进了低碳社会发展。
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创新电网储能 技术解决方案
高速发展的工业化、信息化社会，需要现代 电网的支持。电网不断吸纳工业化、信息化成 果，各种先进技术在电网中得到集成应用，极 大的提升了电力系统的功能。 引言
智能电网（smart power grids）是社会经济发展的必然选择。 ---为实现清洁能源的开发、输送和使用，电网必须提高其灵活性和兼容性。 ---为抵御日益频繁的自然灾害和干扰，电网必须依靠智能手段提高其安全防御能力和自愈能力。 ---为降低运营成本，节能减排，电网必须更为经济高效，进行智能控制，尽可能减少用电消耗。 引言
---分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，也改变了传统的供用电模式，促使电力系统、信息化建设、经营方式不断融合，以满足日益多样化的用户需求。 电力技术的发展，使电网逐渐呈现出诸多新的特征，如自愈、兼容、集成、优化，电力市场的变革，又对电网的自动化、信息化水平提出了更高要求， ------使智能电网成为电网发展的必然趋势。
智能变电站（smart substation） 采用了先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备， 以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求， 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能， 并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，并实现与相邻变电站、电网调度等的互动。
南方电网公司“十三五”智能电网发展规划 打造安全、可靠、绿色、高效的智能电网 涵盖清洁友好的发电、安全高效的输变电、灵活可靠的配电、友好互动的用电、综合能源与能源互联网等关键环节，以及通信网络、调控体系、信息平台等支撑体系， 根本目的是要推进能源转型升级，促进电网 发展更加安全、可靠、绿色、高效。要实现 这个目标，就必须推进电力行业发输配用全 过程的智能化
浅谈智能电网中的分布式储能 专业：电气工程及其自动化 班级：一班 姓名：杨鹏 学号：3013203194
浅谈智能电网中的分布式储能 摘要：优质、自愈、安全、清洁、经济和互动是当前各国建设智能电网的共同目标，储能环节是智能电网构建及实现不可或缺的关键环节，将分布式发电与储能技术的结合大大提高了系统的能源利用率，改善系统的稳定性、可靠性以及经济性。储能技术将成为未来电网的发展重点之一。本文介绍了分布式储能技术的概念，主要类型和发展现状，以及分布式储能在智能电网的应用。 关键词：分布式储能智能电网抽水储能飞轮储能电池储能 1.引言 目前，全球风力发电、光伏发电等可再生能源得到了指数式的增长，已经成为电力系统的重要组成部分，但由于其具有波动性、随机性、间歇性的特点，这些愈来愈成为制约新能源发展的障碍，且随着新能源发电规模的继续扩大，这个问题将显得更为迫切。而储能技术正是从根本上解决可再生能源发电接入问题的最有效手段，将富余的能量储存起来，用能高峰期再将这些间歇式能源转换成具有相对统一、稳定的输出，通过储能系统来弥补可再生能源发电的间歇性和不稳定性缺陷，从而实现可再生能源电力平滑并入电网。 储能技术的应用前景广阔，并得到国家大力支持，科技部发布了的《国家“十二五”科学和技术发展规划》把储能作为战略必争领域。储能技术将为改变现有的电网发展模式提供了可能，帮助可再生能源和智能电网的大规模应用，从而实现能源利用效率和性能的最大化，未来有望大范围应用。 1.1分布式储能技术概念 分布式储能技术是指电能通过某种装置转化成其他形式的能量并且高效存储起来，需要时所存储的能量可以方便地转化成需要的能量形式。包括以下两方面的内容，一是高效大容量存储能量，二是快速高效的能量转化技术
储能电站总体技术方案
2011-12-20 目录 1.概述 (2) 2.设计标准 (3) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (7) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (8) 3.4并网控制子系统 (11) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (13) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (15)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
储能在电网发展中的作用 ——Jon Wellinghoff 先生的演讲题目 1.目前世界上有很多种储能技术，可以提供多种服务。 这些技术包括超级电容(Supercapacitors)、超导磁储能(SMES)、铅酸电池(Lead-Acid)、锂电池(Li-Ion)、钠硫电池(NaS)、液流电池(Redox Flow)、飞轮储能(Flywheels)、压缩空气储能(CAES)、抽水蓄能(Pumped Hydro)等。 这些不同技术可以提供多样化供电功率(从kW级到GW级)和供电时长(从秒级到小时级)，可以在UPS 系统(不间断电源系统)、削峰填谷电网输配系统及大容量电力管理系统等三个层面加以应用。在提供大容量能源服务方面，储能技术可以大幅度提升电网供电能力并使电力运营商通过峰谷电价差获利。 另外，储能技术还可以为输电基础设施、配电基础设施、用户能源管理等方面提供诸多辅助服务功能，如：给风光系统补充旋转备用能力、黑启动、配合监管等。 2. 储能技术在电力系统各环节都可以发挥作用。 一是在发电端与传统发电技术配合，提升清洁能源的并网率。在发电端，大容量储能系统可以作为发电厂的辅助服务设施，对太阳能、风电等不稳定电源起到稳压、稳流作用。 二是在输配环节，储能技术可以用在变电站上起到削峰填谷的作用。这一环节的应用在美国正变得日益重要。储能技术可以作为配电网中变电站的技术升级，推迟电网的更新换代，降低成本。 三是在消费环节，在“电表前”和“电表后”，都有储能技术的应用。 3. 在联邦层面，监管政策做出了及时的调整来支持储能设施的应用。 在服务计量方面，不光要计算总共接收到的电量，还要根据反应速度、调频准确度来计算报酬。这一规定主要考虑到储能技术的需求响应速度比常规发电技术要快很多这一特点。能源监管委员会的第719号法规要求独立电力系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)接受来自需求侧所提供的辅助服务，这使商业和工业用户利用储能设施作为需求侧响应手段成为可能。能源监管委员会的第745号法规则要求电力公司和零售商支付大客户利用储能来替代电网调峰的费用。 4. 在州层面，美国也对储能设施的利用有一定的监管政策激励。 加州电网系统运行商(CAISO)制定了采购灵活电源的政策，鼓励装配和使用具有储能功能的灵活电源，以保证大量清洁能源的并网和有效使用(加州通过立法要求清洁能源的装机在2030年必须达到50% 。)。加州公用事业委员会( CPUC)制定了储能法规(AB2514)，要求加州境内的三家公共电力公司(PG&E，SCE，SGD&E)必须在2020年前采购至少1.325GW的储能设备。这项法规还设立了评估储能服务、成本效益的框架规则，并且制定了可能的电网储能指标。这个法规直接帮助加州上马了一大批储能项目，很多新的储能技术在这些项目中得到了体现。CPUC制定的“自发电奖励激励计划规定”给予储能$2,000/kW补贴，这项补贴每年递减10%。
基于大规模储能系统地智能电网兼容性研究 基于大规模储能系统地智能电网兼容性研究 廖怀庆 1 , 刘东 1 ,2 , 黄玉辉 1 , 陈羽 1 , 柳劲松 1 (1. 上海交通大学电气工程系 , 上海市 200240 ; 2. 国家能源智能电网 (上海) 研发中心 , 上海市 200240) 摘要 : 有效协调小容量分布式发电 ( dist ributed generation ,DG) 和集中式可再生能源发电 (collected renewable generation ,CRG) 是中国未来智能电网发展地重要特征 .分散储能系统 (dist ributed energy storage sy stem ,DESS) 和集中储能系统(mass energy storage system ,MESS) 将在大容量 CRG 和小容量 DG 地安全、稳定接入大电网中发挥重大作用 . 文中在对智能电网兼容性问题进行深入分析地基础上 ,探讨了考虑电网供蓄特性地协同调度 ,提出了涵盖输配电网 CRG2MESS 供蓄配置以及微网 DG2DESS 供蓄配置地智能电网兼容性解决方案 . 关键词: 智能电网; 兼容性; 可再生能源发电 ; 分布式发电; 储能系统; 统一控制 收稿日期 : 2009209203 ; 修回日期 : 2009211209 . 0 引言 在能源短缺、环境保护和气候变化等问题日益突出地背景下 ,开发清洁能源 ,发展低碳经济 ,实现能源优化配置 ,成为了世界各国地共同选择 .水力、风力、太阳能、生物质能等可再生能源发电将被大规模开发利用 ,根据其接入电网地方式可分为分布式发电 ( dist ributed generation ,DG) 和集中式可再生能源发电(collected renewable generation ,CRG) . 为顺应新能源时代 ,中国正在建设以特高压电网为骨干网架 ,各级电网协调发展 ,以数字化、自动化、互动化为特征地自主创新、国际领先地坚强智能电网[ 122 ] . 智能电网将以现代信息、通信、电力电子、储能、控制、管理和计量等先进技术形成覆盖电力生产、传输、消费全过程、全业务地信息网络 ,实现电力流、资金流、信息流高度整合与协同运作 , 构建具有“自愈、兼容、优化、互动、集成”五大特性地柔性电力网络系统 .特别是通过新型储能系统 ( energystorage system , ESS) 地优化配置及控制 [324 ] , 支持 大规模可再生能源地接入 ,有效兼容间歇性地集中与分散式发电 ,成为智能电网适应未来经济社会发展和新能源革命地一个先决条件 [526 ] . 目前 ,为了保证电网地安全 , IEEE 1547 标准针对分布式能源地并网规定 :当电力系统发生故障时 ,DG 必须马上退出运行 .这大大限制了分布式能源效能地充分
史上最全储能系统优缺点梳理 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。 不足之处：选址困难，及其依赖地势;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞
电力系统新技术 专业电力系统及其自动化 班级研1109班 学号1108080392 学生周晓玲 2012 年
电力储能技术 摘要：储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。本文主要介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、液流电池储能以及超导储能、超级电容器储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态，比较了各种储能技术的优缺点，并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。 关键词：储能技术，可再生能源发电，消峰填谷，一次调频ABSTRACT：Power storage technology serves to cut the peak and fill valley，regulate the power frequency，improve the stability，and raise the utilization coefficient of the grid in the power system.This paper introduces various types of storage technology such as pumped hydropower,flywheel electricity storage technology，compressed air energy storage，sodium sulfur(NaS)battery,，Flow Battery Technology，super conductive magnetic energy storage and super capacitor storage discusses their advantages and disadvantages．The development trend and the Different applications of storage technology in the power system are also summarized． KEY WORDS：energy storage technology，renewable energy Resources power generation，peak load shifting，primary frequency 1.背景意义 近几十年来，电能存储技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题，其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术，但经过几代科学家的努力，一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要的作用。储能的优点有很多，节能、环保、经济。比如火电厂要求以额定负荷运行，以维持较高的能源转换效率和品质，但用电量却随时间变化，如果有大容量、高效率的电能存储技术对电力系统进行调峰，对电厂的稳定运行和节能是至关重要的。另外，由于分布式发电在电网中所占的比例越来越高，基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，用以应付突发事件。随着电力电子学、材料学等学科的发展，现代储能技术已经得到了一定程度的发展，在分布式发电中已经起到了重要作用。储能已经成为除发、输、变、配、用五大环节的第六大环节。如下图即为储能在电力系统中的应用。
电力储能产业 Revised as of 23 November 2020
电力储能产业上市公司 1.阳光电源 是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案、储能及微电网解决方案。其中光伏电站解决方案包括：荒漠电站、屋顶电站、山丘电站。能及微电网解决方案主要有储能并网系统、光储微电网系统、燃料节约系统，主要应用与厂矿、企业、村落、通讯基站、光伏、风能发电站、地铁、港口医院等。 太阳能光伏逆变器产品继续稳居国内市场占有率第一，光伏电站系统集成业务也快速发展。 公司布局储能电源领域公司与三星SDI株式会社与2014年11月在韩国釜山签订了正式的合资合约，双方将在合肥建立合资公司，携手开展电力用储能系统相关产品的研制、生产和销售。依据计划，双方将在合肥高新区新设立储能电池和储能电源两个合资公司，分别从事电力用锂离子储能电池包的开发、生产、销售和分销，及电力设施用变流设备和一体化储能系统的开发、生产、销售和分销。双方约定，将充分利用各自优势，强强联合，共同开拓电力储能市场，并致力于成为全球领先的储能产品及系统解决方案供应商。 2.南都能源 公司主营业务为通信后备电源、动力电源、储能电源、系统集成及相关产品的研发、制造、销售和服务；主导产品为阀控密封蓄电池、锂离子电池、燃料电池及相关材料。产品广泛应用于通信、电力、铁路等基础性产业；太阳能、风能、智能电网、电动汽车、储能电站等战略性新兴产业；电动自行车电池、通讯终端应用电池等民生产业。 公司战略目标：致力于成为全球的通信后备电源、储能应用电源、动力电源和新能源应用领域系统解决方案的领导者。在储能应用领域，拥有大型储能、离网储能、分布式储能的系统设计及集成技术；在动力应用领域，拥有电动汽车、电动叉车、电动自行车等车用超级电池、锂离子电池技术；在通信应用领域，拥有IDC等交
电力储能产业标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
电力储能产业上市公司 1.阳光电源 是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案、储能及微电网解决方案。其中光伏电站解决方案包括：荒漠电站、屋顶电站、山丘电站。能及微电网解决方案主要有储能并网系统、光储微电网系统、燃料节约系统，主要应用与厂矿、企业、村落、通讯基站、光伏、风能发电站、地铁、港口医院等。 太阳能光伏逆变器产品继续稳居国内市场占有率第一，光伏电站系统集成业务也快速发展。 公司布局储能电源领域公司与三星SDI株式会社与2014年11月在韩国釜山签订了正式的合资合约，双方将在合肥建立合资公司，携手开展电力用储能系统相关产品的研制、生产和销售。依据计划，双方将在合肥高新区新设立储能电池和储能电源两个合资公司，分别从事电力用锂离子储能电池包的开发、生产、销售和分销，及电力设施用变流设备和一体化储能系统的开发、生产、销售和分销。双方约定，将充分利用各自优势，强强联合，共同开拓电力储能市场，并致力于成为全球领先的储能产品及系统解决方案供应商。 2.南都能源 公司主营业务为通信后备电源、动力电源、储能电源、系统集成及相关产品的研发、制造、销售和服务；主导产品为阀控密封蓄电池、锂离子电池、燃料电池及相关材料。产
品广泛应用于通信、电力、铁路等基础性产业；太阳能、风能、智能电网、电动汽车、储能电站等战略性新兴产业；电动自行车电池、通讯终端应用电池等民生产业。 公司战略目标：致力于成为全球的通信后备电源、储能应用电源、动力电源和新能源应用领域系统解决方案的领导者。在储能应用领域，拥有大型储能、离网储能、分布式储能的系统设计及集成技术；在动力应用领域，拥有电动汽车、电动叉车、电动自行车等车用超级电池、锂离子电池技术；在通信应用领域，拥有IDC等交换机房用、基站用、UPS用等阀控电池、锂电池、燃料电池技术，其中适用于高温环境下的环保节能电池为国际首创，具有巨大的经济及生态效益；在新型材料方面，拥有锂离子电池正负极材料、阀控电池正负极材料、电解质材料等多项核心技术。 公司主营业务： 储能领域： 2014年，公司储能业务实现销售收入15,969.52万元，同比增长14.69%。公司继续保持行业领先地位，在大规模储能、分布式储能、户用储能等领域齐头并进，各类系统解决方案及产品日趋成熟。在大规模储能及分布式微网储能领域，公司以锂电和铅炭电池核心技术为基础，提供全面系统解决方案，完成了国家风光储输示范工程项目（国家电网主导、国内影响力最大的新能源综合示范项目）、广东电科院广成铝业 1.5MW蓄能项目（科技部863项目）、浙江鹿西岛4MWh新能源微网储能项目（科技部863项目）等项目的装机运行，并在一系列新的示范项目中中标。 3.科陆电子 科陆电子是智能电网、新能源、节能减排产品设备研发、生产及销售方面的龙头企
浅析智能电网中的储能技术 发表时间：2018-06-13T15:08:53.540Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：张雷1 刘佰龙2 [导读] 摘要：随着各种新技术在电网运行中的不断普及，世界电网进入智能电网发展阶段。 （1 鄂尔多斯电业局变电管理一处乌兰木伦运维站内蒙古鄂尔多斯市 017000；2 国电电力大同发电有限责任公司山西省大同市037004） 摘要：随着各种新技术在电网运行中的不断普及，世界电网进入智能电网发展阶段。储能技术是智能化使用能源，解决能源危机的重要技术发展方向，也是发展智能电网的重要基础工作。本文主要就智能电网中智能电网中的储能技术展开初步的分析和探讨，仅供相关人士参考。 关键词：智能电网；储能技术；能源 从本世纪初开始，基于各种高新科技技术的发展，世界电网进入智能电网发展阶段。智能电网具有坚强可靠、自愈能力强、经济高效、透明开放、友好互动、清洁环保等特性。这样的特性十分符合社会经济发展与环保并进的要求。而发展智能电网，储能技术十分重要。储能技术在电力系统中发挥着重要作用，是实现灵活用电，互动用电的基础。 储能技术在包括电力系统在内的多个领域中具有广泛的用途，近年来世界范围内的电力工业重组给各种各样的储能技术带来了新的发展机遇，采用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理，尤其是在可再生能源和分布式发电领域，这种作用尤为明显，在传统的发电和输配电网络中，这些新技术同样可以得到应用。以下简要介绍各种储能技术的基本原理及其发展现状。 1 抽水储能 抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。在负荷低谷时段，抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存。在负荷高峰时，抽水储能设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。一些高坝水电站具有储水容量，可以将其用作抽水蓄能电站进行电力调度。利用矿井或者其他洞穴实现地下抽水储能在技术上也是可行的，海洋有时也可以当作下游水库用，1999年日本建成了第一座利用海水的抽水蓄能电站。 抽水储能是在电力系统中得到最为广泛应用的一种储能技术，其主要应用领域包括能量管理、频率控制以及提供系统的备用容量。目前，全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的3%。限制抽水蓄能电站更广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长，工程投资较大。 2 先进蓄电池储能 据估计，全球每年对蓄电池的市场需求大约为150亿美元，在工业用蓄电池方面，如：用于UPS、电能质量调节、备用电池等，其市场总量可达50亿美元。在美国、欧洲以及亚洲，正在组建生产电力系统储能用的高性能蓄电池企业。在过去的12至18个月里，已有生产能力达每年300MW的蓄电池生产线投入运行。 铅酸电池是最古老、也是最成熟的蓄电池技术。它是一种低成本的通用储能技术，可用于电能质量调节和UPS等。然而，由于这种蓄电池寿命较短，因此限制了其在能量管理领域中的应用。近年来，各种新型的蓄电池被相继开发成功，并在电力系统中得到应用。 与其他蓄电池相比，锂离子电池的主要优点是储能密度高（300～400kW?h/m3，130kW?h/t），储能效率高（接近100%）和使用寿命长（每次放电不超过储能的80%时可充3000次）。由于具有上述优点，锂离子电池得到快速发展。但是，尽管在几年之内锂电池已经占有小型移动设备电源市场份额的50%，生产大容量锂离子电池仍然有一些挑战性的工作要做，主要的障碍在于其居高不下的成本，这主要是由于它需要特殊的包装和配备必要的内部过充电保护电路。 在所有的蓄电池中，Metal-air电池结构最为紧凑，并且可望成为成本最低的蓄电池，这是一种对于环境无害的蓄电池。其主要的缺点是这种电池的充电非常困难而且效率很低。 3 飞轮储能 大多数现代飞轮储能系统都是由一个圆柱形旋转质量块和通过磁悬浮轴承组成的支撑机构组成。采用磁悬浮轴承的目的是消除摩擦损耗，提高系统的寿命。为了保证足够高的储能效率，飞轮系统应该运行于真空度较高的环境中，以减少风阻损耗。飞轮与电动机或者发电机相连，通过某种形式的电力电子装置，可进行飞轮转速的调节，实现储能装置与电网之间的功率交换。 飞轮储能的一个突出优点就是几乎不需要运行维护、设备寿命长（20年或者数万次深度充放能量过程）且对环境没有不良的影响。飞轮具有优秀的循环使用以及负荷跟踪性能，它可以用于那些在时间和容量方面介于短时储能应用和长时间储能应用之间的应用场合。 在实现飞轮储能装置时，可采用固体钢结构飞轮，也可采用复合材料飞轮，具体采用何种飞轮需要进行经济技术比较，在系统成本、重量、尺寸以及材料性能等指标之间进行折衷。采用高密度钢材料，其边缘线速度可达200～375m/s，而采用重量更轻、强度更高的复合材料，其边缘线速度可达600～1000m/s。飞轮实际可输出的能量取决于其速度变化范围，它不可能在很低的转速下输出额定功率。 目前已有2kW/6kW?h的飞轮储能系统用于通信设备供电，采用飞轮组（Flywheel Farm Approach）可以实现输出功率为兆瓦级、持续时间为数分钟或者数小时的储能装置。 4 超导磁储能 尽管早在1911年人们就发现了超导现象，但直到20世纪70年代，才有人首次提出将超导磁储能作为一种储能技术应用于电力系统。超导磁储能由于具有快速电磁响应特性和很高的储能效率（充/放电效率超过95%），很快吸引了电力工业和军方的注意。SMES在电力系统中的应用包括：负荷均衡、动态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率调整、输电能力提高以及电能质量改善等方面。 SMES单元由一个置于低温环境的超导线圈组成，低温是由包含液氮或者液氦容器的深冷设备提供的。功率变换/调节系统将SMES单元与交流电力系统相连接，并且可以根据电力系统的需要对储能线圈进行充放电。通常使用两种功率变换系统将储能线圈与交流电力系统相连：一种是电流源型变流器；另一种是电压源型变流器。 和其他的储能技术相比，目前SMES仍很昂贵，除了超导体本身的费用外，维持低温所需要的费用也相当可观。然而，如果将SMES线圈与现有的柔性交流输电装置（FACTS）相结合可以降低变流单元的费用，这部分费用一般在整个SMES成本中占最大份额。已有的研究结果表明，对输配电应用而言，微型（<0.1MW?h）和中型（0.1～100MW?h）SMES系统可能更为经济。使用高温超导体可以降储能系统对于低温和制冷条件要求，从而使SMES的成本进一步降低。目前，在世界范围内有许多SMES工程正在进行或者处于研制阶段。
智能电网中储能技术的作用 在电网中，储能技术所发挥的作用主要体现在以下几方面： 1）削峰填谷。电力需求在白天和黑夜、不同季节间存在巨大的峰谷差。储能可以有效地实现需求侧管理，发挥削峰填谷的作用，消除昼夜峰谷差，改善电力系统的日负荷率，大大提高发电设备的利用率，从而提高电网整体的运行效率，降低供电成本。 2）改善电能质量、提高可靠性。借助于电力电子变流技术，储能技术可以实现高效的有功功率调节和无功控制，快速平衡系统中由于各种原因产生的不平衡功率，调整频率，补偿负荷波动，减少扰动对电网的冲击，提高系统运行稳定性，改善用户电能质量。 3）改善电网特性、满足可再生能源需要。储能装置具有转换效率高且动作快速的特点，能够与系统独立进行有功、无功的交换。将储能设备与先进的电能转换和控制技术相结合，可以实现对电网的快速控制，改善电网的静态和动态特性，满足可再生能源系统的需要。 除了智能电网、储能还是可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展中必不可少的支撑技术。目前其应
用主要涉及：1）配置在电源侧，平滑短时出力波动，跟踪调度计划出力，实现套利运行，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性；2）配置在系统侧，实现削峰填谷、负荷踪、调频调压、热备用、电能质量治理等功能，提高系统自身的调节能力；3）配置在负荷侧，主要利用电动汽车的储能形成虚拟电厂参与可再生能源发电调控。储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展，通过试验示范和实际运行日趋成熟，确保了系统安全、稳定、可靠的运行。 根据能量存储方式的不同，储能方式分为机械、电磁、电化学和相变储能四大类型。其中机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能；电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能；电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能；相变储能包括熔融盐和冰蓄冷储能等。 各种储能技术在能量和功率密度等方面有着明显区别，能量型储能装置因其能量密度高、充放电时间较长，主要用于平滑低频输出分量；功率型储能装置因功率密度大、响应快，主要用于平滑高频输出分量。在各种储能技术中，抽水蓄能和压缩空气储能比较适用于电网调峰；电池储能比较适用于中小规模储能和新能源发电；超导电磁储能和飞轮储能比较适用于电网调频和电能质量保障；超级电容器储能比较
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (9) 3.4并网控制子系统 (12) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (14) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (16)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配臵了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配臵在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
综合能源系统与智能电网随着人类进入工业化时代，一直发展到今天，化石燃料一直占据着我们生活中的主要地位。但社会在发展，现如今，环境问题，能源问题日益突出，人类对能源的数量和质量要求不断提升，所以，新型能源在不断发展，与此同时，智能电网规模也在逐渐扩大。 智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。 智能电网在世界的发展还属于起步阶段，智能电网的简历是一个巨大的历史性工程，目前有很多复杂的智能电网项目正在进行中，但是缺口仍然是巨大的。智能电网的简历，尚有许多技术难题需要攻克。例如：配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表等。 智能电网对世界经济社会发展的促进作用，智能电网建设对于应对全球气候变化，促进世界经济社会可持续发展具有重要作用。主要表现在：（1）促进清洁能源的开发利用，减少温室气体排放，推动低碳经济发展。 （2）优化能源结构，实现多种能源形式的互补，确保能源供应的安全稳定。 （3）有效提高能源输送和使用效率，增强电网运行的安全性、可靠性和灵活性。 （4）推动相关领域的技术创新，促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，扩大就业，促进社会经济可持续发展。 （5）实现电网与用户的双向互动，革新电力服务的传统模式，为用户提供更加优质、便捷的服务，提高人民生活质量。 综合能源系统将各种新型的清洁能源以及分布式能源并入电网，但是在技术上还有很多难题有待解决。 以V2G为例，传统汽车碳排放是人类碳排放的主要来源之一，据科学家的测算，全球汽车每年向大气层排放的CO2约为40多亿吨，占人类碳排放总量
随着能源转型的加快推进，接入高比例可再生能源已成为电网发展的必然趋势，先进大容量储能技术成为电网适应高比例可再生能源接入的重要选择。与此同时，随着储能技术的发展，新的先进大容量储能技术不断涌现，储能技术在电网的应用领域日益广泛。 引言 在过去相当长一段时间，储能在电网的应用技术主要是抽水蓄能，应用领域主要是移峰填谷、调频及辅助服务等。近年来，随着新能源发电技术的发展，风电、太阳能光伏发电等波动性电源接入电网的规模不断扩大，以及分布式电源在配网应用规模的扩大，储能及其在电网的应用领域和应用技术都发生了很大变化。从应用技术来看，出现了适用于电网的集成功率达到兆瓦级的电池储能技术;从应用领域来看，储能技术在电网的应用已扩大到分布式发电及微网、可再生能源并网、电力输配(主要指延缓输配电投资)等领域;此外，出现了基于分布式发电的储能应用新模式。未来，随着储能技术的发展及其经济特性的进一步改善，适用于高比例可再生能源接入的现代电网的先进大容量储能技术的市场潜力巨大。 创新点 本文着眼于电网应用，首先分析了储能技术及发展现状，其次分析了先进大容量储能技术及其技术经济特性，在此基础上，采用专家研讨会、调查问卷或面访等多种形式，结合国内外相关研究成果以及调研访谈数据，从储能技术应用规模、技术特性、经济性等方面，提出2016—2020、2021—2030及2030年以后我国适用于电网的先进大容量储能技术发展路线图。 结论 先进大容量储能技术在我国还处于多种技术并存的发展初期，每类技术都有各自的优点和缺点，并没有形成主导性的技术路线，均面临着关键材料、制造工艺和能量转化效率等的共同挑战，未来规模化应用还需进一步解决稳定性、可靠性、安全性等问题。着眼于接入高比例可再生能源的电网应用，应超前开展先进大容量储能技术的布局和研发。
详解智能电网中的6种储能技术 储能技术在包括电力系统在内的多个领域中具有广泛的用途，近年来世界范围内的电力工业重组给各种各样的储能技术带来了新的发展机遇，采用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理，尤其是在可再生能源和分布式发电领域，这种作用尤为明显，在传统的发电和输配电网络中，这些新技术同样可以得到应用。以下简要介绍各种储能技术的基本原理及其发展现状。 1 抽水储能 抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。在负荷低谷时段，抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存。在负荷高峰时，抽水储能设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。一些高坝水电站具有储水容量，可以将其用作抽水蓄能电站进行电力调度。利用矿井或者其他洞穴实现地下抽水储能在技术上也是可行的，海洋有时也可以当作下游水库用，1999年日本建成了第一座利用海水的抽水蓄能电站。 抽水储能最早于19世纪90年代在意大利和瑞士得到应用，1933年出现了可逆机组(包括泵水轮机和电动与发电机)，现在出现了转速可调机组以提高能量的效率。抽水蓄能电站可以按照任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%至85%之间。 抽水储能是在电力系统中得到最为广泛应用的一种储能技术，其主要应用领域包括能量管理、频率控制以及提供系统的备用容量。目前，全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的3%。限制抽水蓄能电站更广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长，工程投资较大。 2 先进蓄电池储能 据估计，全球每年对蓄电池的市场需求大约为150亿美元，在工业用蓄电池方面，如：用于UPS、电能质量调节、备用电池等，其市场总量可达50亿美元。在美国、欧洲以及亚洲，
本文由heshuquan_0贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 电化学技术在新能源研发中的应用 陆天虹 中国科学院长春应用化学研究所南京师范大学化学与环境科学学院 一.能源的概况 1.能源的重要性 1.能源的重要性 自古以来,人类就为改善生存条件和促进社会经济的发展而不停地进行奋斗.在这一过程中,能源一直扮演着重要的角色. 从世界经济发展的历史和现状来看,能源问题已成为社会经济发展中一个具有战略意义的问题,能源的消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志,能源问题对社会经济发展起着决定性的作用. 2.能源的种类 2.能源的种类 大自然赋予人类的能源是多种多样的,一般可分为常规能源和新能源两大类.常规能源包括煤炭,石油, 天然气和水能,而新能源有生物质能,核能,风能,地热能,海洋能, 太阳能和氢能等.其中煤炭,石油, 天然气被成为化石能源,水能,生物质能,风能,太阳能和氢能等是可再生能源. 3.化石能源的问题 (1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济发展的命脉,但目前主要使用的化石能源的储量不多. 据2002年世界探明的化石能源的储量和使用量统计,世界上煤,石油和天然气的储 采比分别为204,40和60年,中国的情况更为严峻,据2002年统计,中国煤, 石油和天然气的储采比只有82,15和46 年.这表明在人类历史的长河中,只有很短的 一段时间能使用化石能源. 随着我国经济的持续高速增长,对能源的需求也持续攀升.我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤,上升到2002年的14.3亿吨.据估计,我国在2004,2020和2050年的石油消费量达3, 4.5和6亿吨,其中进口量分别为1,2.7 和4亿吨.4亿吨的进口量相当于目前美国的石油进口量,这不但会制约我国经济的可持续发展,而且对国家的安全也十分不利. (2)化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料的使用引起的环境污染,排放的 CO2会造成温室效应,使全球气候变暖.有关机构已向联合国发出警告,如再不对CO2 的排放采取严厉措施,在10年内,世界的气候将产生不可逆转的变化.我国的环境污染问题更是日趋严重,目前,我国CO2排放量占世界总排放量的14%,在美国之后位居第二,估计到2025年,将位居第一. 在本世纪初联合国关于环境污染的调查中, 发现在世界上十个环境污染最严重的城市中,七个在中国.它们是太原,北京,乌鲁木齐,兰州,重庆,济南和石家庄. 4. 21世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势 (1)节能技术将备受重视节能技术将备受重视节能就是提高能源利用率,减少能源的浪费. 目前节能技术水平已是一个国家能源利用情况的综合性指标,也是一个国家总体科学技术水平的重要标志.许多研究报告指出,依靠节能可以将能源需
基于大规模储能系统的智能电网兼容性研究 基于大规模储能系统的智能电网兼容性研究 廖怀庆1 , 刘东1 ,2 , 黄玉辉1 , 陈羽1 , 柳劲松1 (1. 上海交通大学电气工程系, 上海市200240 。 2. 国家能源智能电网(上海> 研发中心, 上海市200240> 摘要: 有效协调小容量分布式发电( dist ributed generation ,DG> 和集中式可再生能源发电(collected renewable generation ,CRG> 是中国未来智能电网发展的重要特征。分散储能系统(dist ributed energy storage system , DESS> 和集中储能系统(mass energy storage system ,MESS>将在大容量CRG和小容量DG的安全、稳定接入大电网中发挥重大作用。文中在对智能电网兼容性问题进行深入分析的基础上,探讨了考虑电网供蓄特性的协同调度,提出了涵盖输配电网CRG2MESS 供蓄配置以及微网DG2D ESS 供蓄配置的智能电网兼容性解决方案。 关键词: 智能电网。兼容性。可再生能源发电。分布式发电。储能系统。统一控制 收稿日期: 2009209203 。修回日期: 2009211209 。 0 引言 在能源短缺、环境保护和气候变化等问题日益突出的背景下,开发清洁能源,发展低碳经济,实现能源优化配置,成为了世界各国的共同选择。水力、风力、太阳能、生物质能等可再生能源发电将被大规模开发利用,根据其接入电网的方式可分为分布式发电( dist ributed generation ,DG> 和集中式可再生能源发电(collected renewable generation ,CRG> 。 为顺应新能源时代,中国正在建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网[ 122 ] 。智能电网将以现代信息、通信、电力电子、储能、控制、管理和计量等先进技术形成覆盖电力生产、传输、消费全过程、全业务的信息网络,实现电力流、资金流、信息流高度整合与协同运作,构建具有“自愈、兼容、优化、互动、集成”五大特性的柔性电力网络系统。特别是通过新型储能系统( energystorage system , ESS> 的优化配置及控 制[324 ] ,支持 大规模可再生能源的接入,有效兼容间歇性的集中与分散式发电,成为智能电网适应未来经济社会发展和新能源革命的一个先决条件[526 ] 。