电气工程领域中储能技术的应用

韩伟

【摘  要】现阶段，在我国电气工程领域的发展过程中，针对储能技术的运用非常广泛，对提高电气工程的开展质量以及效率都有着重要的保障。基于此，本文重点针对电气工程领域中储能技术的应用进行了分析和研究。

【关键词】电气工程;储能技术;应用分析

电能的广泛应用被认为是20世纪中最具影响力的成就之一。随着电能的发展和技术的完善，现在电能已经逐渐深入到了国民经济和人们日常生活中的各个方面，是现代人类社会主要生存的基础，因此电力工业也是现阶段我国最重要的基础产业之一。由于过去传统电网在运行的过程中存在很多缺点，因此储能技术的应用在很大程度上提升了电网的安全性和灵活性，保证了经济的进步和发展。针对这种情况，该文就针对储能技术在电气工程领域中的应用和发展进行研究，以期对今后我国电力的发展和社会现代化水平的提升有更大的积极影响。

1.电气工程学科面临的主要问题及储能技术的作用

1.1电力系统安全高效运行问题更加突出

现代社会中我国的电力系统不断向着大电网的方向发展，因此保持电网的稳定不仅对电力的发展有着重要的影响，同时也对电力系统整体的安全运行产生重要的作用。随着现代电网规模的发展和扩大，互联电网将逐渐展现和传统电力系统不同的特征，在这个过程中，每个环节中的强耦合性、系统运行条件下的随意性等都会比之前更为突出。与此同时，大型的互联电网稳定性的逐渐丧失将给我们带来越来越大的影响。

1.2可再生能源的规模化利用和分布式能源系统的建立是必然的趋势

在社会的不断发展过程中，石油、煤炭等不可再生的化石能源随着不断使用和开发已经呈现了逐渐枯竭的趋势和状态，因此这也导致了全球范围内的能源危机，在这个基础上我们只有不断寻求更好的新能源对其进行替代，才能保证人类社会的正常发展和进步。因此太阳能、风能、地热能等可再生资源的有效利用，不仅能对这一问题进行解决，同时还能更好地实现可持续发展的基本要求，是一种有效的发展途径。但是在实际开发这些能源的时候，由于这些能源的共同特点都是稳定性较差，同时能量的密度也比较低，因此开发的过程中会存在很大的问题和困难，我们要不断对这一问题进行解决。

1.3 环境保护问题的重要性

环境污染问题中一个比较重要的方面就是大气污染，特别是在现代社会中交通运输工具的发展下，越来越多的尾气排放都被排放到大气中，因此这一问题现在也引起了人们的广泛关注和重视。在传统交通工具的使用过程中，主要是以燃烧化石燃料为主要的动力来源，比如：石油、柴油等。但是为了更好地对现代尾气问题和环境污染问题进行解决，也提出“低碳环保，绿色出行”的理念，因此交通运输工具的驱动系统逐渐转为电力驱动也是在这个背景下提出的。

2.电气工程领域中储能技术的具体应用

2.1 抽水储能技术

抽水储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%～85%之间，主要应用领域包括能量管理、频率控制以及向系统提供备用容量。目前，全世界共有超过90 GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的3%。抽水储能的最大特点是储存能量非常大，因此，非常适合于电力系统调峰和用作备用电源的长时间场合。从技术层面上讲，抽水蓄能机组的设计制造和运行效率是关键。

2.2 蓄电池储能技术

用于储能的Na S电池可以对脉冲功率进行输出，同时由于高效的功率，因此在通常输出的功率也是额定功率的6倍，但是整项工作的开展通常不会超过30 s。这一特点使得我们能更好地对电能进行调整和完善，将整体的设备经济性进行有效提升和发展。

2.3 超级电容器储能技术

一般情况下，超级电容器要比常规的电容器更具有介电常数、耐压力且拥有较大的表面积。例如：陶瓷超级电容器的绝缘能力就比较强，同时由于陶瓷超级电容器的耐压水平比较高，因此这项技术也为今后储能的应用和发展提供了良好的基础。

2.4超级电容器储能

与常规电容器相比，超级电容器具有更高的介电常数、更大的表面积或者更高的耐压能力。例如，陶瓷超级电容器具有相当高的耐压水平和绝缘强度，这使它们成为未来储能应用的很好候选方案。目前，超级电容大多用于高峰值功率、低容量的场合。由于能在充满电的浮充状态下正常工作10 a以上，因此超级电容器可以在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。超级电容器安装简单，体积小，并可在各种环境下（热、冷和潮湿）运行，现在已经可以为低功率水平的应用提供商业服务。

2.5飛轮储能

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支撑的机构组成。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。飞轮储能的突出优点是几乎不需要运行维护，设备寿命长（可完成20 a或者数万次深度充放能量过程），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。

3.改善电能存储技术的主要方向

在社会的不断发展中，我国的现代化脚步也在逐渐加快，因此怎样更好地对高密度、大容量的电能存储技术和方式进行研究也是现阶段我们需要解决的主要问题。

3.1 发展电力电子技术

在电力行业的发展过程中，各种能量形式能否真正地进行有效的转换和发展，会直接对我国储能技术产生影响。因此对于快速、大容量同时成本又比较低的能量转换问题进行解决，就是一项非常重要的问题。在这个基础上，我们发展电力中的电能存储技术将使电力行业得到更有效的进步和提升。

3.2 对于各种储能技术的有效利用

由于每项储能技术的特点不同，因此在优点和缺点上都会有很多不同。在实际生产建设过程中，我们也不可能只采用一种储能技术对工作进行开展和完成。在这个基础上我们就要对各种技术进行适当的发挥和利用，根据实际生产和应用的具体要求，我们要对储能技术中的优势进行有效利用，对不足的地方进行改善。

3.3 寻找新的应用领域

在发展的过程中，在对储能技术进行完善和发展的过程中，也要适当地开发和研究新的储能技术，保证技术不断地提升和进步。在对原有的技术和应用领域进行改善的时候，要及时地对原有的问题进行改善，避免出现局限性。同时要想让储能技术在应用的过程中向着更全面的方向发展，在进行服务的过程中就要不断开发新的应用行业和领域，使储能技术在今后的发展过程中得到更好的进步和应用。

4.结束语

本文讨论了未来电气工程学科所面临的问题，指出储能技术的应用可以为这些问题的解决提供一条可行的途径，概括了使用储能技术解决这些问题时的技术要求。并且，介绍了各种储能技术的研究现状，分析了各种储能技术的优缺点和应用范围，介绍了目前这个方向上的热点研究问题。储能技术可以对解决未来电气工程学科所面临的问题发挥重要的作用，应该积极开展这一领域的研究，为电气工程学科的发展提供新的技术支持。

参考文献：

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