２０１７年９月下 电力讯息１２９ 新能源电力系统中的储能技术研究 陈名玉（江西省电力设计院科能监理有限公司，江西南昌３３００９６） 【摘要】本文首先讨论了储能技术的分类，并对新能源电力系统中储存技术的作用进行论述，之后分析了新能源电力系统储能技术的应用难 点，并针对这些难点提出相应的解决措施。 【关键词】储能技术；电力系统；新能源 【中图分类号】ＴＭ６１４ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００６—４２２２（２０１７）１８—０１２９—０２ 引言 袭１新能源电力系统中的储能技术比较 由于社会经济的发展，人们对能源的依赖性越来越高．同 储能形式 功率 主要特点 应用时间级别 应用领域 时能源危机和环境污染等问题的出现也引起了人们的高度重 相变储能 兆瓦级 耐久性强、储能 日级 电力调峰 密度高 视，为了解决这个问题，电力部门正积极的研发新能源以便在 超级电容器储 能 １ １ｏ０ｋＷ 寿命长、功率密 度高 分钟级 电能质量、平滑功 率电力系统中得到应用。现阶段．新能源在电力系统发电中的应 、ＦＡＣＴＳ技术 超导储能 ｌＯＷ １ＭＷ 响应速度快、功 分钟级 提高稳定性、电能 用越来越广泛，然而．由于可再生能源的利用受到能源间歇 率大 质量 性、随机性的影响．使新能源的利用被限制。为解决这个问题， 液流电池储能 １ｏ０ｋＷ一１００ＭＷ 循环寿命长、百 分之百充放电 小时级 新能源发电、抑制 功率波动 可在新能源电力系统中采用储能技术，将波动性、间歇性很强 锂电池储能 千瓦级至兆瓦 充放电快、能量 小时级 电动汽车、备用电 的新能源转变为可控可调的新能源，促进新能源在电力系统 级 密度高 源 中的发展。 飞轮储能 ５Ｏ０ｏＷ一１．５ＭＷ 效率高、储能周 期长 分钟级 平滑功率输出、调 峰调频 １储能技术的分类概述 压缩空气储能 １００环境友好、功率 范围广 日级 新能源出力平抑、～３０ｏＭＷ 频率控制 电能可转化为化学能、机械能、电池能等形式达到储存的 抽水储能 １００系统备用、削峰填 目的。按不同的转化方式进行分类，可分为电化学储能、机械 —２０００ＭＷ 寿命长、容量大 日级 谷、黑启动 储能、相变储能以及电池储能。而机械储能主要包括了压缩空 调节能力和快速响应的储能技术来进行提高。对于电力系统 气储能、抽水储能以及飞轮储能等；电化学储能主要包括了锂 的无功和有功功率的需求，储能技术能有效地进行满足，从而 离子储能、铅酸储能、钠硫储能、镍镉储能以及液流储能等；相 对电力系统的瞬时功率进行改善，提高瞬时功率的平衡水平， 变储能主要是指储热的物质发生了相变进而放出或吸收天热 进而使得电力系统的运行稳定性得以增强。 能量，在夏季可以蓄热，冬季可以蓄冷，主要应用于冷空调系 （２）在新能源电力系统中应用具有快速响应能力的储能 统、建筑节能以及热电相变蓄热装置等；电池储能主要包括了 技术．再进行科学合理的配置．将多余的能量吸收，能有效的 超级电容储能、超导储能以及高能密度电容储能等储能形式。 对风电机组进行保护．是风电机组的低电压整体穿越能力得 如表ｌ所示．是新能源电力系统中的储能技术比较【”。 以增强。 ２新能源电力系统中储能技术具有的作用 （３）新能源电力系统中应用储能技术可以很大程度的提 （１）新能源电力系统的运行稳定性可通过采用具有动态 高新能源电力系统的经济性日。在新能源电力系统中采用大容 ； ４．２通信系统访问控制 与之前的数据进行比较。若比较结果一致表示终端设备的执 在智能配电网运行过程中，通信系统访问控制主要通过 行程序是合理的。反之，子站应拒绝与终端设备进行连接。 身份密码输入实现的．这种机密控制方式需由用电客户和设 ５结语 备公钥来实现．其中用电客户只要利用基本的身份数据信息 综上所述．智能配电网通信系统在运行过程中，存在不同 即可．而公钥需从密钥产生中心来获取。提取密钥主要包括子 程度的信息安全问题，而解决这一问题的主要措施即在采用 站点密钥获取、终端ＩＥＤ密钥获取这两个部分，每个密钥点之 身份密码机制的基础上，积极采用智能配电网通信系统的访 间的离线可向产生中心申请或由私钥提供。 ｆ－－Ｉ控制方案．特别是在配电网得到大范围推广应用的背景下， 通常情况下．密钥点所产生的私钥标志为ＩＫ＝ｓＨ１（ＩＤ）， 对通信系统访问控制方案进行合理应用，同时根据配电网运 其中Ｈ１（ＩＯ）表示这个密钥点的公钥，ＩＤ表示这个密钥点的身 行要求采用适宜的技术形式，以从根本上提升配电网的通信 份。在配电网系统中．各个子站点和终端ＩＥＤ之间始终保持着 效率．进而为相关调控人员日常工作提供便捷。 一种稳定的关系．这二者在运行状态下所保持的关系为：终端 ＩＥＤ在获取密钥时．密钥分配中心会将其所涉及的ＩＤ数据信 参考文献 息传送到相应的子站点中。 ｆ１１刘雪艳，张强，李战明，等．面向智能电网通信系统的数据聚合和访 在智能配电网运行中，访问控制方案的落实需从以下几 问控制方法『Ｊ］．电力系统自动化，２０１６，４０（１４）：１３５－１４４． 个方面入手： ｆ２１王建平，薛雪，孙伟．智能配电网无线传感器网络数据通信的ＱＯＳ－ （Ｄ终端ＩＥＤ在发出数据传输指令的同时，需对相应的子 ＭＡＣ层模型ｆＪ］．电力系统自动化，２０１４，３８（９）：１６０－１６７． 站点发出相应的连接请求；②子站点在对自身内部数据库存 『３１周静，胡紫巍，孙媛媛，等．智能电网用户侧通信网络及技术挑战分 储信息进行分析后．若其中存在与终端相符合的数据，则表明 析『Ｊ１．中国电力，２０１６，４９（３）：１１５￣１１８． 该数据是有效的；反之需终止协议；③终端在受到信息后，需 通过解密来获取随机数据；④将终端所获取的最终随机数据 收稿日期：２０１７—７—１１ １３０电力讯息 ２０１７年９月下 量的压缩空气以及抽水储能等储能技术，在时间轴上将风电 平移．对电力系统进行优化，提高电力系统的经济性，扩大电 力企业的经济效益 能技术．在很大程度上可以改善并网型风电系统的输出电压 稳定性。 ３储能技术在新能源电力系统中应用面临的 问题 由于新能源具有随机性和波动性的特点，在电力系统中 再比如．针对风电系统的频率稳定性问题，可以适当的运 用储能技术来有效的进行解决。在解决这个问题时，主要是解 决风能发电系统的风电输出功率平滑性的问题。据大量的仿 真试验数据表明．在这一系统中应用飞轮储能技术，根据这一 技术的充放电操作特性，可有效的解决该系统中存在的频率 应用时，容易对电力系统运行的稳定性造成影响。比如一些薄 稳定性问题 另外．在该系统中应用ＳＭＥＳ装置，可有效的调 弱电网的地区．新能源具有的这些特点将会对电力系统的频 整系统的负荷变动情况，达到稳定系统频率的目的，对系统旋 率和电压稳定性产生极大的影响。另外，新能源电力系统中的 转备用不足的问题进行改善 某些电子器件会出现谐波等问题，使得系统的电能质量被降 风电系统的稳定性受到风电出力可控性的影响．在风电 低 由此可知．新能源中的太阳能和风能在电力系统领域的应 系统中应用储能技术，可以有效的改善风电出力的平滑性，使 用中。新能源具有的不确定性是未来需要克服的难题。因此， 相关工作人员和研究机构必须加强储能技术开发利用的力 度．优化储能的转换功能，对电源的出力特征进行改善，从而 提高电能质量．达到有效的运用新能源的目的。 ４储能技术在新能源电力系统中的应用 ４．１储能技术在光伏并网中的应用 系统瞬时功率平衡水平问题是光伏并网中存在的主要难 题，在光伏并网中运用储能技术，在很大程度上能有效的解决 这一难题 在光伏并网负载功率等脉动形势下，可有效应用储 能技术的无源式并联储能方案，使得蓄电池的充放电电流更 加平滑。无源式并联储能方案通常应用于独立光伏系统。另 外。也可以应用混合储能系统．对新能源电力系统中的瞬时功 率的平衡性进行处理 组合磷酸铁锂电池（见图１）、超级电 容，需要注意的是．超级电容具有很高的功率密度。磷酸铁锂 电池具有很大的能量密度．将两者组合之后，应科学合理的设 置控制结构和方式．以最大程度的发挥出其效用。据相关的仿 真试验结果证明，对于新能源电力系统的运行稳定性问题．适 当的应用混合储能系统，可以有效的提高电力系统的运行稳 定性 图１磷酸铁锂电池 ４．２储能技术在风能电力系统中的应用 新能源电力系统的运行稳定性在很大程度上依赖于系统 的瞬时功率平衡水平，在新能源电力系统中运用储能技术可 满足电力系统的无功和有功功率的需求，对系统的瞬时功率 平衡进行优化．保证新能源电力系统的运行稳定性 比如，储能技术应用于风电系统中，可有效的解决该电力 系统的电压稳定性问题该电力系统的电压稳定性问题 在该 电力系统中运用的储能技术是超导储能技术，主要针对风电 系统中的联络线短路以及风速扰动问题进行有效的解决 根 据相关的仿真资料表明，风电系统中应用超导储能技术．若风 电系统出现网络故障，则超导储能技术能对网络故障进行有 效解决，并保证风电场的稳定；在风电系统的风力受到扰动的 情况下，超导储能技术可保证风能电力系统风电场的输出平 滑。超导储能技术主要是在并网型的风电系统中应用．超导储 能技术可以构建完善的ＳＭＥＳ模型，并对最优的反馈矩阵进 行计算，计算之后可以发现，在并网型风电系统中运用超导储 风门的可控性得以提高．而且串并联型超级电容器储能系统 可应用于风电出力平抑波动中、根据大量的仿真试验数据表 明．串并联型超级电容器储能系统可对风电出力的平滑性进 行有效的改善，解决电压下降、风能不确定性等问题，使得风 电场稳定性得以提高，、除此之外．将飞轮储能装置并联在永磁 同步风电机组的直流母线上．该风电机组使用的是全功率变 频器 飞轮储能装置的应用．可对风电机组的输出功率稳定性 进行模糊控制．实现风电机组输出功率的稳定性控制１３１。 ５储能技术的应用前景 储能技术的应用前景主要体现在新能源普及以及电能质 量的改善和电网稳定性运行的需求方面 就目前而言．储能技 术的研究热点有以下几点： （１）新能源并网中的储能技术多样性应用以及多元复合 储能系统在控制和协调方面的问题．对这些问题的策略研究 来说较为重要 主要研究方向是如何解决参数变动和系统干 扰得出能自适应控制问题以及不确定性、非线性、时变性的储 能模湖逻辑控制．在这两个方面有广阔的应用前景 （２）在具有高能量密度、高功率密度的复合储能系统中的 应用前景也非常广阔，主要是为了研究如何解决新能源并网 带来的问题，比如其中的超级电容和蓄电池的复合系统研究， 还有系统中的协调运行控制以及优化配置等方面问题的研 究，都是储能技术未来的研究热点 、 （３）在各种形式能量转换方面的应用前案也非常广阔．这 是研究如何解决快速、大容量、成本低、高效的能量转换技术 问题。 ６结语 综上所述，本文主要概述了储能技术的分类．并对储能技 术在新能源电力系统中的应用具有的作用进行论述．之后分 析了新能源电力系统中储能技术应用面临的问题．并针对这 些问题，就储能技术在新能源电力系统中的应用展开探讨．讨 论了储能技术在光伏并网中以及风能电力系统中的应用 、 参考文献 『１］丛晶，宋坤，鲁海威，高晓峰，肖白．新能源电力系统中的储能技术 研究综述［Ｊ］．电工电能新技术，２０１４（０３）． 【２］马建新．新能源电力系统中的储能技术探讨ｌ Ｊ１．电子技术与软件工 程．２０１６（０６）． ［３］艾欣，董春发．储能技术在新能源电力系统中的研究综述ｌ Ｊ１．现代电 力，２０１５（０８）． 收稿日期：２０１７—８—９