新能源电力系统中的储能技术研究

李 楠

（中国电子科技集团有限公司第四十八研究所，湖南 长沙 410000）

0 引 言

现阶段，正在积极开发和推动新能源电力系统的建设与发展，意在通过积极开发水能、冷能、机械能等多种新能源，使之存储转化为电力能源，支持电力系统持续且稳定地运行，满足实际用电需求。根据近些年新能源电力系统发展实际情况，储能技术的应用能够极大程度上消除新能源使用不稳定和周期性强等问题，拓展了电力系统应用范围。发展新能源电力系统应高度重视并且优化储能技术，为促进我国现代化电力行业的良好发展创造条件。

1 新能源电力系统中储能技术的应用及作用

1.1 储能技术的应用

1.1.1 化学储能

化学储能是一种常见的新能源储能技术，在新能源电力系统中的应用主要是电池正负极发生反应，将化学能量转化为电力能源，以满足用电需求。该项储能技术的应用不仅能够满足电力系统储能需求，而且尽可能地保证能源充分利用，以便电力系统能够持续、稳定且安全的运行[1]。为了保证化学储能技术的有效应用，需要详细了解新能源电力系统运行的实际情况，选择与之相匹配的电池，尤其要重点考虑电池属性及类别，以保证其使用功能较强，可持续进行化学能量转化，满足电力系统电能需求。比如锂电池与金属电池的使用性能就有很大差异，其中锂电池能源转化率较高，且能源转化所需时间较短；而金属电池能源转化需要消耗的成本较低，更能保护电力系统安全运行[2]。因此，在具体选择电池的过程中，相关负责人及技术人员应基于电力系统运行实际情况及能源转化需求而选择最为恰当的电池。

1.1.2 物理储能

物理储能是一种常见的能源存储转化技术，在新能源电力系统中也能够发挥作用，满足储能需求。现阶段所推出的物理储能技术有抽水储能、飞轮储能以及压缩储能3种形式。相关负责人或技术人员可从降低耗能、提高能源利用率的角度出发，根据电力系统运行实际情况及能源转化需求选择最为适合的物理储能形式。3种物理储能技术的优缺点如下，其中抽水储能的优点为容量较大、成本较低，缺点则是受地理位置及自然条件影响较大，相应的其使用性能有所改变，需要特别考虑这一情况。飞轮储能能源转化效率高，可切实有效节约能源转化时间，且不受外界因素影响，当然需要注意的是，其应用成本较高。压缩储能因为是通过风电机作用才实现能源转换的，所以能源转化率不是很高，但也能够满足电力系统的应用需求。

1.1.3 电磁储能

电磁储能作为储能技术的一种类型，它是将电磁能转化为电力能源，整个转化过程非常高效，且能够为电力系统的良好运行提供充足能源。除此之外，电磁储能技术还有另外一个优势，也就是在能源转化的过程中实时监测电力系统运行的实际情况，尤其是内部电阻和电流的变化情况，进而适当地调整能源转化程度，以此来保证电力系统有充足电能能源的同时，不会出现能源浪费现象[3]。

1.1.4 相变储能

与化学储能、物理储能以及电磁储能等储能技术有所不同的是，相变储能是通过吸收其他能量并转化为热能，以此来满足电力系统的用电需求。现阶段相变储能技术的形式中，电储热是利用水或金属作用实现能源存储转化，其中因水储能所消耗的成本较低，所以常应用于新能源电力系统中。金属储能根据物体形态变化而存储热能，根据电力系统的用电需求而快速将热能转化为电力能源，其能源转化率较高。熔融盐储能是以盐为处理对象，对其进行一系列的处理，使之发挥热导性能，产生热能，之后转化为电力能源，以满足电力系统的应用需求。冰蓄冷储能则是通过冰蓄冷的方法产生冷能，电力系统内部产生制冷效果，使电力系统可更加高效地应用电力能源。

1.2 储能技术的作用

回顾分析我国电力系统应用与发展历程，以往电力系统运行过程中所应用的发电模式，如火力发电和水力发电等，不仅会消耗大量的资源，而且使得电力能源供应不稳定。而随着科学技术的不断发展，在先进技术的支持下发电模式更新，能够对太阳能、风能以及地热能等能源进行开发与利用，使之转变为电力能源，以满足电力系统的用电需求。但从电力系统实际运行情况来看，可再生能源开发利用具有周期性强和稳定性差的缺点，难以保证电力能源供应持续且稳定。针对这一情况，提出的解决方案是根据不同能源的开发特点来合理配置储能时间，在适合的时间进行不同能源的存储转化，以便有充足的电力能源支持电力系统运行。时至今日，所提出且应用的储能技术可为以上电力系统能源供应予以补充和优化，可为电力系统储备充足的电力能源，打破电力能源供应受地理环境和自然条件的限制，能够在山林地区铺设线路，实现电能供应，并且因为储能技术的合理应用，使电力系统持续安全、高效地运行，满足了实际用电需求[4]。

2 新能源电力系统中储能技术优化应用的措施

相关调查研究显示，截止到2020年，各项储能技术均保持良好发展态势，其中化学储能装机占比为5.9%，以抽水储能为代表的物理储能装机占比为91.9%，变相储能装机占比为2.2%。这充分说明了当前储能技术应用以抽水储能为主，化学储能发展势头良好。总结性分析抽水储能应用的实际情况，其存在的主要缺点是受地理资源条件限制，能量密度较低等。为了能够改变此种局面，真正提高储能技术的应用价值，需根据新能源电力系统应用需求，进一步优化相关技术，具体的做法如下。

2.1 完善系统结构

新能源电力系统发展处于起步阶段，储能系统相关部分还存在缺陷或不足，相应的储能效果有限。为了尽可能地提高储能效率，在优化应用储能技术之际应进一步完善储能系统结构。也就是相关技术人员应详细了解新能源电力系统的实际运行情况和储能系统实际情况，掌握系统内部结构设置情况，从不同角度分析该系统，探究可提高该系统使用性能的方案，大胆创新，积极改进。在此基础上对储能系统的配套设备予以全方位地检修，及时发现设备存在的异常情况，制定切实可行的处理方案，有针对性地处理、消除故障隐患，保证设备运行状态良好。了解和分析电力系统各个模块的工作状态，当存在相关参数设置不符合标准要求的情况时，需及时修正，并注意设置储能模块和转化模块，使之能够与储能系统进行有效衔接，促使后续电力系统运行的过程中可通过模块操作来控制储能系统，使之良好运行，实现能源转化存储目的[5]。

考虑到相关从业人员整体水平的高低直接影响系统结构调整，为了能够使之专业化、规范化、合理化地开发和设置电力系统，应组织从业人员进行深度的专业知识与技能学习、业务能力训练以及新技术学习等，逐步提高从业人员的专业性，使之能够在实际工作中提出系统结构完善的可行性方案，并加以执行，实现新能源电力系统的升级。

2.2 优化储能配置

正常情况下，新能源电力系统选定特定储能技术，后续工作重心放在该项储能技术的储能配置上，只有保证储能技术应用与工作环境和工作方式相匹配，才能够真正发挥储能技术的作用，提高能源转化率、降低能源转化成本、避免能源浪费。为此，在具体优化储能配置的过程中，需要从业人员能够了解储能技术支持的电力系统运行实际情况，掌握关键数据，如电力负荷、转化速率、电能损耗以及储能速率等，如若某关键数据波动较大，则说明储能技术配置存在异常情况，需要从业人员深入分析，提出可行性方案，对储能技术应用予以调整，优化储能系统，如此即可保证储能系统持续且良好地运行，实现能源存储转化目的，满足电力系统用电需求。

2.3 加强储能控制

储能技术应用于新能源电力系统中可能会出现能源转化不到位、能源浪费或者电力系统运行不稳定等情况，这充分说明了储能技术应用效果不佳。为了尽可能地避免此种情况发生，应注重在配置储能技术之后，还要根据实际工作需要，结合电力系统运行实际情况来制定针对性的、可行性的人工优化控制体系，也就是重点控制储能系统的运行状态。

总结以往工作经验，可知储能系统运行的过程中内部异常放电现象发生的概率较高，一旦出现此种现象，将会导致能源浪费。从业人员应针对这一情况，综合分析储能系统，探究可行性的措施来管控储能系统，如利用信息技术和自动化技术构建与储能系统有效衔接的信息化控制系统，利用传感器来实时监控储能系统运行，并将采集的数据传输到信息化控制系统，整理并分析数据，不仅有利于第一时间发现储能系统异常情况，发布指令，而且有利于从业人员能够掌握异常情况，制定可行性的处理方案，对储能系统予以有针对性的配置，进一步完善该系统，保证其长期良好地运行。

3 结 论

基于本文分析，新能源电力系统的良好发展与储能技术的有效应用有一定关系。目前，化学储能、物理储能、电磁储能以及相变储能等多种储能技术的应用，极大程度上补充了电力系统，使可用的电力能源充足。但深入了解新能源电力系统可知，其运行过程中依旧存在一些不足之处，如可能出现能源浪费、能源转化率偏低、能源使用效率不高等情况。对此，应当进一步优化储能技术的应用，如完善储能系统结构、优化储能配置、加强储能控制等，如此既可保证新能源电力系统的良好运行，又能够提高能源存储转化效果，避免能源浪费。