储能技术在电气工程领域中的应用

余丹

内容摘要 随着世界范围内科技进程的不断跃升，人类对电能的需求程度逐渐上升。因此，在生产生活中电能的重要性逐渐凸显。通过对传统电力生产流程的分析，传统的电气生产过程中，电能的产生、传输、分配和使用几乎同时进行，这种特性很大程度上影响着电力系统的规划、建设、调度运行以及控制管理方式。目前，可以利用大容量储能技术的应用打破电力供需实时平衡的限制。文章分析关储能技术在电气工程领域中的应用现状，介绍电气工程领域储能技术，并提出提高电能存储技术在电气工程中的应用能力的方法，以供参考。

关键词 电气工程 储能技术 应用研究 电能质量

1 引言

众所周知，电力资源是推动社会发展，实现工业化生产主要动力之一，此外，电能除了在社会生产体系中扮演着重要的角色，也为日常的生活带来了很多便利，离开电能，社会生产将会停止。由此可见，电力工程质量直接影响着国家经济的发展以及社会生产力水平。为进一步推动电力资源的可持续稳定化发展，需要对传统的电力工程运行的模式进行相应的创新和改变。电气工程是一门汇集生产、运输、市场等知识为一体的综合型学科。在发展过程中，势必会出现很多问题，而进行储能技术的研究能够有效解决电能的生产与输送等问题。由此可见，进行储能技术现状以及电气工程领域应用现状的研究具有一定的指导意义。

2 电气工程领域中有关储能技术的应用

储能技术是现代化科学技术的产物，其在电气工程领域也有十分广泛的应用，主要包括以下几方面。

2.1 储能技术在稳定和控制大型互联电力系统中的应用

电力储能技术是改变传统电力发展思维方式的有效手段，在很大程度上促进了电力工程的现代化发展。现代化的电力储能技术通过抑制传统电力系统中可能会发生的局部不稳定问题促进电能稳定和可控。通过对电力储能技术的有效应用，可以通过区域之间的多种结合模式解决整体不稳定的问题。

传统电能系统运行过程中，机组之间会有一定程度的振荡现象，而电力系统稳定器（PSS）必须通过发电机组附加励磁控制才能有效抑制系统发生局部振荡，对于大型复杂互联网电力系统中出现的区域间多模式低频振荡问题，常难以达到满意的控制效果。在传统的电气系统中，任何微小扰动都会引起系统整体功率之间的动态不平衡导致机组间的振荡。而只要储能装置容量足够大，并且可以快速响应，就可以实现机组之间系统功率的平衡与协调。这是一种主动至稳电系统的思路。储能系统并不是一个孤立的装置，它会影响电力系统的多个部件和过程，可以从整体角度对大型互联电力系统进行控制，提高电力工程运行过程的稳定性[1～3]。

2.2 储能技术在脉冲功率系统中的应用

现有技术的一个典型应用是在脉冲功率系统中发挥作用。脉冲率源并不是一个单一系统，由许多不同的系统部件组成，如负载储能单元和波形调制等。从长远来看，脉冲功率系统会逐渐朝着高传输功率和高储能密度以及高传输密度方向不断发展。将该技术应用于整体电能系统，不仅可以促进以上目标的实现，还可以减小系统的体积。为了将现行的储能技术和传统的电力储存技术相结合，还需要进行进一步的储能设备研究与升级，研究出更多种类的，适应于不同系统，并且更加具有适应性的电力储能设备。电力储能设备具备的特点可以在真正意义上促进电力整体系统转型升级，使整体系统具有更加高效的运作效果。

3 电气工程领域储能技术介绍

总体来看，电气工程领域现有的储能技术种类种类较多，可以从不同角度对现有储能技术进行系统分析。

3.1 电气工程领域储能技术之蓄电池储能技术

蓄电池储能技术已经在实际电气工程中得到了应用。一个高效的蓄电池可以在运行过程中成功输出脉冲功率，以上提到的脉冲功率可以在30 s内完成高效的输出，使电力系统的调节功能得到提高。同时，这种蓄电池储能技术经济性较强，并且可以对电池质量进行十分有效的调整与优化，促进电气工程整体效率的提高，在实际应用中受到了欢迎与青睐。

3.2 电气工程领域储能技术之抽水储能技术

抽水储能技术是电力工程领域储能技术的又一应用，抽水蓄能电站可按不同情况分为不同的类型，无论是何种容量的抽水储能设备电站，其内部储存能量的释放效率都是比较高的，综合效率在70%～85%，储能量的释放时间大约在几小时到几天。抽水储能技术不仅在释放时间上具有优势，并且应用范围较广，已经在抽水储能方面得到了很好的应用与发挥，在调借峰值和延长生产时间方面有很大贡献[4]。

3.3 电气工程领域储能技术之超级电容器储能技术

超级电容器储能技术是另一个十分重要的储能技术，在电器功能领域的应用较多。毋庸置疑，超级电容器因为其表面积、耐压能力等方面的优越性，往往具有比传统的电容器更加优越的容电能力，应用前景更广。超级电容器具有优越的特性，它可以在面对瞬间干扰和电器起伏的情况下平稳运行，正常提供储存的电能，使电能系统正常、稳定地工作。以上特点使超级电容器储能技术在商业领域逐渐受到重视，并且人们正在尝试着使超级电容器储能技术在更多领域得到更加广泛的应用。

3.4 电气工程领域储能技术之飞轮储能技术

飞轮储能系统是由特定支撑机构和一定质量和形状的块组成的结合系统。其中的轴承支撑一般为磁悬浮轴承支撐，因为这种技术可以十分有效地降低这一电能系统的使用摩擦和固定损耗，从而在实际应用中达到提高使用效率，延长使用寿命的目的。这一系统主要在真空环境中运行，因为真空环境具有比较小程度的损耗，可以有效减少使用损耗与损失，这样电力系统运行过程中的效率就可以得到有效的保证。飞轮储能技术使用过程中会与电动机进行连接，然后通过一定方式对飞轮速度进行合理调节，这样就可以进行电能储能装置和电网功率之间的有效转换，实现更高效率的电力系统运作。

4 提高电能存储技术在电气工程中的应用能力的方法

随着电力应用技术的逐渐深入，人们对电气工程中储能技术的要求越来越高，如何在现有和待开发科学技术支持下研制出大容量的、高稳定性的存储技术越来越得到人们的重视，成为电力领域研究热点。经过系统研究，研究人员指出可以从以下方面对电力储能技术的能力进行提高。

4.1 大力研发相关电力技术

储能技术能否得到高效应用，在很大程度上会受到电力中各种能量交换的影响，因此，要着重研发相关电子电力技术，不断降低这种电力转换之间的直接和间接成本，促进转换能力和转换速率的提升，不断改善传输现状，促进电子电力技术在储能方面发挥更大的作用。电力技术的良好开发，不仅可以促进转换，还可以通过多种方式促进电气领域的储能技术朝着更加高效、实用性更强的方向发展[5]。

4.2 有效利用电气工程领域的各种储能技术

在电能生产过程中，存在着多种储能技术，这些储能技术应用于不同的领域，也用于各自的优缺点。在电力的生产过程中，仅使用一种技术就解决所有电力储能问题和其他电力问题是不现实的。与此同时，在电力相关活动中结合各种电力储能技术的优点进行更加高效的生产并不是不可实现的，这些技术的结合可以实现优势互补的目的，更加合理和稳定的满足实际生产服务需求。做到对各种储能技术的有效结合，不断通过调整，达到电力系统工程运行的动态平衡，可以有效促进电力支撑下的生产发展，促进电力现代化水平的不断提高。

4.3 加强对储能技术时空强度分布的研究

要充分发挥储能技术的作用，不断满足生产需求，提高生产效率，需要对储能技术的时空分布进行深入的研究。进行此类电能研究，可以帮助人们更加高效和稳定地处理电气工程中的问题，发掘电力工程运行规律。同时，为了使电能储存技术得到更大范围的运用，有必要对时空强度分布进行研究，扩大视野，发现新的使用方式和运用方法，更加科学地进行电力生产运行，对峰值动态进行有效调整，提高电力管理水平。

4.4 发掘储能技术电气工程中新的应用领域

储能技术是一个有长远发展前景的技术，不应仅局限于现有的电力发展格局。要结合未来电力工程的发展方向和电力储能技术不的发展进程，对储能技术新的应用领域进行探索。同时，储能技术也要不断克服其局限性，使其适应性更强，满足各个行业的电力需求，尤其是对电力需求量大而且十分重要的发展行业，如农业行业，国防建设等。无论是日常行业利用还是重要机密领域运行，储能技术对于现代科技发展来说都是十分有利的促进工具。

5 结语

综上所述，电力技术正在各行各业得到广泛的运用。在这个过程中，储能技术逐渐成为电气工程中的重要组成部分。储能技术有多种作用，并且包含很多类型，如抽水储能技术、超级电容器储能技术等。为了提高储能技术在电气工程中的使用效率，研究者提出了不同的改进方式与发展策略。储能技术是一个宝藏，有必要促进储能技术在不同行业领域的深入利用，同时，为储能技术的深入开发做好准备工作，为储能技术应用做好规劃，也是有效促进储能技术发展的重要有效方式。相信储能技术在未来一定可以促进我国生产领域的巨大飞跃，促进电能储存技术支撑下的生产力水平的不断发展。

（作者系康新（中国）设计股份有限公司 助理工程师）

【参考文献】

[1]李冲，郑源，周发州，等，储能技术在独立风光互补发电系统中的应用及展望[J]小南京工程学院学报（自然科学版），2011（4）：21-27.

[2]张雪莉，刘其辉，李建宁，等.储能技术的发展及其在电力系统中的应用[J].电气应用，2012（12）：50-57.

[3]杨萱.刍议储能技术在电气工程领域中的应用[J]建筑工程技术与设计，2015（18）：1641.

[4]李耀辉.储能技术在电气工程领域中的应用[J]民营科技，2014

（9）：70.

[5]程时杰，李刚，孙海顺，等.储能技术在电气工程领域中的应用与展望[J].电网与清洁能源，2011（25）：220.