儲能技術在新能源電力系統中的運用

鄭志明

（新疆特變電工樓蘭新能源有限公司，新疆 巴音郭楞蒙古自治州 841899）

0 引 言

隨著全球對清潔能源需求的增加，新能源電力系統開始逐步替代燃煤發電。由于新能源電力系統存在供電不穩定的問題，因此需要引入儲能技術，以實現能源的平衡、調度和儲備。儲能技術的運用可以提高新能源電力系統的可靠性和經濟性，并推動可再生能源的大規模應用。深入研究儲能技術在新能源電力系統中的運用至關重要。

1 常見的儲能技術

常見的儲能技術可以根據儲能介質的類型和工作原理進行分類，具體如圖1 所示。

圖1 常見儲能技術

電化學儲能技術主要通過電化學反應，將電能與化學能相互轉換，常用的有鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池等；機械儲能技術是先將電能轉化為機械能，在需要時再將機械能轉化為電能，常見的有抽水儲能、飛輪儲能等；熱儲能技術是將電能與熱能相互轉換，常見的有熱蓄冷儲能和熱儲石等[1]。

這些儲能技術在新能源電力系統中具有重要的應用價值，能夠平衡供需、提高電網穩定性，并推動可再生能源的大規模應用。不同類型的儲能技術各有優缺點，根據實際需求和應用場景選擇合適的儲能技術將有助于提高系統的可靠性與經濟性。

2 新能源領域化學儲能與物理儲能技術的結合

當前，新能源領域中，化學儲能和物理儲能結合起來成為一種主要的儲能形式，主要體現在混合動力汽車的發展中。

化學儲能方面，可以將電動汽車的電池作為化學儲能設備，將充電樁作為物理儲能設備，實現電動汽車的雙向充放電功能。這樣的結合形式可以實現電動汽車的能量存儲與釋放，并通過充電樁與電網相連接，為電網調峰填谷提供靈活的能量調度。再如，將納米顆粒電池作為化學儲能設備，將超級電容器作為物理儲能設備，可以實現高能量密度和高功率密度的結合。這種結合形式可以滿足用戶對大容量和高速充放電的需求，適用于需要快速響應和短時間高功率輸出的場景[2]。除此之外，可以將氫燃料電池作為化學儲能設備，采用氫氣儲存技術可以實現長期儲存和遠程輸送氫氣。這種結合形式適用于需要長時間儲存和輸送氫能的場景，如遠程能源輸送和能源供應鏈等。

物理儲能方面，可以將壓縮空氣儲能作為物理儲能方式，熱儲能技術作為輔助儲能手段，在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發電。

這些化學儲能和物理儲能的結合形式在新能源領域中具有重要的應用價值，能夠充分發揮不同儲能技術的優勢，滿足不同場景下的需求。隨著技術的進一步發展和創新，將會出現更多的化學儲能和物理儲能結合形式，為新能源電力系統提供更加可靠和高效的儲能解決方案。

3 新能源電力系統中儲能技術的具體應用與分析

3.1 光伏并網中儲能技術的合理運用

在新能源電力系統中，儲能技術主要包括電池儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。光伏發電是一種波動性較強的可再生能源，易受日照變化、云遮擋等因素的影響，其電力輸出會有較大的波動性。為解決光伏發電波動性帶來的電力供應不穩定問題，可以采用儲能技術。一種合理運用儲能技術的方式是將電池儲能系統與光伏發電系統相結合。當光伏系統產生的電力超過負載需求時，將多余的電力儲存在電池中；當光伏系統產生的電力不足以滿足負載需求時，釋放儲存的電能用于供電[3]。這樣，電池儲能系統可以平衡光伏發電系統的供需差異，提供持續穩定的電力輸出。另外，壓縮空氣儲能技術也可以用于光伏并網系統。當光伏發電超過負載需求時，多余的電力可以用來壓縮空氣，將其儲存于壓縮空氣儲能系統中；當光伏發電不足時，儲存在壓縮空氣中的能量可以通過逆過程釋放出來，供電給負載。壓縮空氣儲能技術具有高效、長壽命和較大容量的優點，能夠提供長時間的儲能和供電。合理運用儲能技術可以平衡光伏發電系統的波動性，提高其可靠性和穩定性。通過應用儲能技術，可以實現對光伏發電系統的能量調度和優化，提高自身的經濟性和可持續性。此外，儲能技術還可以提供靈活的調峰填谷能力，對電網的穩定性和可靠性也有積極影響。需要注意的是，不同的儲能技術具有不同的特點和適用性，在光伏并網系統中的應用需要綜合考慮成本、效率、容量、響應速度等因素。因此，針對不同的光伏并網項目，應根據實際情況進行儲能技術的選擇和配置，以實現最佳的系統性能和經濟效益。

3.2 風能電力系統中儲能技術的合理運用

在風能電力系統中，儲能技術的合理運用可以解決風能發電的波動性和間歇性帶來的電力供應不穩定問題。首先，將電池儲能系統與風能發電系統相結合，以平衡風能發電的波動性。當風能發電超過負載需求時，多余的電力可以被儲存在電池中；當風能發電不足時，釋放儲存的電能用于放供電。電池儲能系統可以實現快速響應和高效能量轉換，適用于短期的電力調節需求。其次，將壓縮空氣儲能系統與風能發電系統相結合，可以利用風能發電過程中產生的多余電力來壓縮空氣，儲存在壓縮空氣儲能系統中；當風能發電不足時，儲存的壓縮空氣可以通過膨脹機轉換為電能供電。壓縮空氣儲能系統具有較大的容量和長期儲存能力，能夠滿足長時間的電力調節需求。再次，將風能發電系統與氫能儲能系統相結合，可以利用多余的風能電力來電解水生成氫氣，并將氫氣儲存在氫能儲能設備中；當風能發電不足時，儲存的氫氣可以通過燃料電池轉換為電能供電[4]。氫能儲能系統適用于長時間的電力調節需求，同時可以實現清潔能源的存儲和利用。最后，將液氣壓縮儲能系統與風能發電系統相結合，可以利用多余的風能電力來壓縮液體（如水），儲存在儲能系統中；當風能發電不足時，儲存的壓縮液體可以通過膨脹器釋放壓力并驅動渦輪機發電。壓縮液流儲能系統具有高效能量轉換和較大容量的優勢，能夠滿足中長期的電力調節需求。合理運用儲能技術可以平衡風能電力系統的波動性，提高系統的可靠性和穩定性。根據具體的應用場景和需求，選擇合適的儲能技術并進行配置，可以實現最佳的系統性能和經濟效益。同時，儲能技術的應用可以提供靈活的調峰填谷能力，且對電網的穩定性和可靠性有積極影響。

3.3 太陽能系統中儲能技術的使用分析

太陽能系統是指將太陽能光照直接轉換為電能或熱能的系統。在太陽能系統中，將太陽能光伏發電系統與電池儲能系統相結合，可以將多余的太陽能電力儲存起來，以便在太陽能不足或無光照時供電。電池儲能系統可以提供持續穩定的電力輸出，并具有快速響應的特點，滿足短期的能量調節需求。對于太陽能系統，可以采用熱儲能技術來儲存太陽能，以供后續使用。熱儲能系統可以在夜間或無日照時釋放儲存的熱能，滿足熱水供應或供暖需求。將太陽能電力與水電解技術相結合，可以利用太陽能對水進行分解生成氫氣，并將氫氣儲存在氫能儲能設備中。當太陽能不足時，儲存的氫氣可以通過燃料電池轉換為電能供應，太陽能系統可以平衡太陽能的波動性，提高系統的可靠性和靈活性。

4 新能源電力系統中儲能技術運用的必要性

新能源電力系統中可再生能源的發電量會受到天氣、季節等因素的影響，導致能源供需之間存在差異。傳統的火力發電和核能發電系統具有較強的穩定性，但新能源發電系統由于波動性和間歇性的特點，導致電力系統的可靠性和穩定性受到挑戰。儲能技術可以彌補可再生能源的波動性，使電力系統更加穩定可靠，減少電力中斷和故障的風險；可以提供靈活的能量調度能力，實現電力系統的優化運營調度。在低谷時段儲存能量，在高峰時段釋放能量，以平滑電力負荷曲線，降低系統運營成本，提高電力系統的效率?？稍偕茉窗l電具有環保、清潔的特點，可以減少對傳統化石能源的依賴。儲能技術的運用可以解決可再生能源的波動性問題，提高其可靠性和可持續性，進一步推動可再生能源的應用和普及[5]。

5 新能源電力系統中儲能技術的應用前景

新能源電力系統中儲能技術的應用前景非常廣闊，具有巨大的發展潛力。儲能技術可以平衡可再生能源的波動性和間歇性，提供靈活的能量調度能力。通過在低谷時段儲存能量，在高峰時段釋放能量，可以實現電力系統的優化運營調度，降低能源成本，減少碳排放，使可再生能源能夠穩定可靠地供應電力[6]。

6 結 論

新能源電力系統中儲能技術的應用前景非常廣闊。隨著儲能技術的不斷創新和發展，儲能設備的成本下降和性能提升，儲能技術將在新能源電力系統中發揮越來越重要的作用，推動能源轉型和可持續發展。