新型储能技术在智能电网中的应用研究

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1 储能技术及其在现代电力系统中的应用

内容摘要

从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。

现代电力系统中的新问题

安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。

2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。

加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。

储能技术将促智能电网发展

降低大规模可再生能源与分布式能源接入对电网的冲击，倒逼储能技

术在电网尤其是未来智能电网建设中的广泛应用。适应智能电网建设需求，发

展储能技术显得尤为迫切。

在采用以锂离子电池为主、液流电池为辅的大规模分布式储能技术应用

成功，即国家电网公司河北张北风光储输示范项目投运 100 天之后，4 月 13

日，中国电力科学研究院电工与新材料研究所总工惠东接受采访时表示。

国内储能技术研究起步晚

在储能技术领域，国外特别是美国和日本研究起步早，成果多并有丰富

的工程实际经验。由于国内研究起步晚，相关技术与国外还有差距，特别是在

飞轮储能等先进储能系统方面经验还较欠缺。此外，在电力电子接口、储能系

统高效转换等技术方面，国外也处于领先状态。中国科学院院士、华中科技大

学教授程时杰告诉我们。

据了解，以美国为代表的西方国家近年来已开始对锂离子电池加大研发

投入。美国 PJM 电力公司在 2008 年率先开展了兆瓦级锂离子电池储能系统的

应用示范，用于电力系统的频率和电压控制。

目前大规模储能技术中只有抽水蓄能技术比较成熟，主要用于电网的调

峰、调频以及应急保障，以及辅助核电站进行功率调节。但是，受地理环境、

建设周期较长的约束，以及没有适当的价格政策，我国抽水蓄能电站装机比例

小于欧日等国。为适应智能电网发展，降低可再生能源接入对电网的冲击，提

高电网的兼容性,维护电网安全稳定运行，除发展抽水蓄能外，应大力发展布置

灵活的电池储能技术包括各类蓄电池，如锂离子电池、钠硫电池、液流电池，

智能电网技术在新能源发电中的应用研究

随着世界能源危机日益加剧，新能源发电已成为未来发展的重要方向，尤其是太阳能、风能这些可再生资源成为新一代发电源的代表。但是，由于新能源发电具有瞬变性、间歇性、不可控性等特点，传统电网无法完全适应其高效安全稳定运行的要求，这就需要智能电网技术的应用。

一、 智能电网技术概述

智能电网是指能够充分利用新能源与现有电网资源，整合先进物联网、云计算、大数据分析等技术，实现集成、可控、智能化的电力系统。其优点在于强调能源的清洁、可再生和节能性，采取多种监控方法来掌控全局，实现对电网的全过程监测、运行、管理、控制与优化。

二、 智能电网技术与新能源发电的应用

智能电网技术在新能源发电中的应用主要包括以下几个方面。

1. 新能源发电预测

由于太阳能和风能发电的不确定性，其发电量不可控，但均具有较强的随机性和波动性。而智能电网系统通过整合大量数据源，使用先进的大数据与AI算法，预测未来一段时间内的新能源发电量，预测成功率高达90%，为后续运行计划提供依据。 2. 储能技术应用

新能源发电本身具有不确定性，而有时候又与用户需求不对等，因此需要通过储能技术来缓解。智能电网配合新能源发电，采用储能技术，在峰谷用能时段内，通过对能量的存储、管理，降低了新能源在传统电力系统上的调峰难度，使其能够为用电高峰期提供稳定能源。通过储能技术对于新能源的储存和调用，确实是提高新能源利用率和电网稳定性的一个有效途径。

3. 新能源接入控制技术

智能电网技术可以有效识别和控制新能源的接入过程，防止新能源接入给电网带来过大的冲击，保护现有的电力设施。智能电网技术可以通过对新能源发电设备的安装，通过专业的保护、控制等技术手段来实现对新能源接入的平稳接收。

4. 智能电网实时监控

智能电网技术可以通过高速通信、远程监控等方式，实时监测电能的生产、传输和使用情况，为管理人员提供信息参考，通过可视化管理实现对电网的全过程监控，大大提高电网运行管理效率的同时确保电网安全稳定运行。

储能技术及其在现代电力系统中的应用

内容摘要

从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。

现代电力系统中的新问题

安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。

2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。

加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。

长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。在这种运行模式下，输电网相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。