变电站储能配置方案设计及其经济性分析

王建国

摘 要：新时期，随着我国工业化的快速发展，整个社会对电能的需求迅速增加。与此同时，经济全球化的发展使得整个生态环境越来越差，能源危机越来越严重。为此，各国都在大力开发利用新能源，表现出光伏发电厂、风电场和核电站等新能源电力企业的数量不断增加、规模不断扩大。在当前新能源电力系统中，储能技术的应用至关重要，对这类电力系统的整体结构优化和稳定运行起着至关重要的作用。因此，本文根据变电站储能配置方案设计的发展现状，介绍了不同类型的储能技术及其具体应用，并对其进行经济性分析，以供参考

关键词：变电站储能配置方案设计;发展趋势;经济性分析

一、储能配置的现状和发展趋势

近年来，我国工业化进程不断加快，对电能的需求持续快速增长，整个社会对电能供应的依赖程度也不断提高，对电能供应质量提出了更高的要求。同时，面对我国主要火电发电形式高能耗、高污染等环境保护问题，在开发建设新能源发电体系的同时，充分认识储能技术应用在新能源电力系统资源调控、保障电网稳定安全运行中的重要作用，发挥储能转化作用。控制电力系统管道能耗，有效改造可再生能源，确保电力系统稳定安全运行，促进新能源电力系统可持续发展。因此，近年来，中国储能产业技术发展迅速，呈现出快速增长的趋势，并逐步向商业化方向发展。在此过程中，中国还出台了一系列政策，支持储能市场的快速发展和发展，促进中国能源市场的合理转型升级。储能技术作为中国的核心技术之一，有助于推动我国新能源产业的发展和世界能源制造格局的改变。

二、变电站储能配置方案设计中储能技术的类别

（一）蓄蓄电池储能

这种储能方法采用了化学储能的原理。常用的是铅酸蓄电池。通过多组蓄蓄电池的联合应用，可以满足更高储能容量的需求，成本较低，但显示出使用寿命短的缺点。但是，由于太阳能发电和风能发电受季节和气候的影响，仍然需要使用蓄電池进行能量储存。

（二）抽水储能

目前这种蓄能方式的应用比较成熟，就是将水库建在流域的上下游位置，通过抽水设备的应用，在负荷低谷时将水从下游水库抽到上游水库加以储存，在负荷高峰时则使用水轮发电机利用上游水库中的水进行发电。此种储能方式的能量转换效率通常在70～75%左右，但是容易受到地势的影响，并具有动态调节响应迟缓的问题，难以大规模应用。如果抽水蓄能电站的选址与用电区域较远，还会在输电过程中造成大量能源的损耗。

（三）飞轮储能

此种储能方式所用原理时通过旋转体产生的动能对电能加以储存和转化，也就是说，通过点击驱动飞轮旋转，在达到规定程度时可以实现电能和飞轮动能之间的转换。比如在需要电能时则利用旋转的飞轮带动发电机发电。此飞轮通常在真空环境下运行，以最大限度地减少风阻力和摩擦造成的能量损失。不受环境因素影响，使用寿命长。通常在使用过程中不需要维护，但由于存储能量密度低，空间要求大，安全性难以保证，通常与蓄电池一起使用。

（四）压缩空气储能

目前，这种储能方法已经得到了大规模的发展和应用。其原理是利用空气压缩机在电网负荷低谷时将过盛的电能加以储存，在负荷高峰时期则释放压缩空气，这种储能模式响应速度更快，效率更高，使用寿命更长。一般转化率在75%左右，具有良好的发展潜力。但这种储能技术在应用中容易受到地形环境等因素的影响，对地质构造要求较高。

三、变电站储能配置方案设计优势

（一）提高供电稳定性

现代变电站配电系统在运行过程中需要承担大量的压力负荷，对电能的需求逐渐增加。另外，可再生能源发电本身普遍具有非线性特性，非常容易受到谐波干扰，容易对电网产生巨大的影响。因此，目前提高设备供电的稳定系数已成为变电站储能配置方案设计重要内容。在正常的电力结构下，在电力系统的高峰负荷期间，发电系统的基本容量是非常有限的。同时，受线路传输的限制，很容易在某一位置产生电力传输问题，甚至导致部分电力负荷失去应有的电力供应。

在新型电网改革背景下，能源互联网得到了快速发展，各种可再生能源凭借自身的技术优势，在电力系统结构中占有很大的比重。但在现阶段，风力发电、光伏发电等可再生能源发电方式存在明显的波动性和不稳定性，对电力系统的稳定运行产生负面影响。在提高供电稳定性和可靠性的背景下，变电站储能配置方案设计不仅可以利用其存储的电能来供应部分电力负荷，还可以大大降低可再生能源对电力系统和结构的影响，并减少因负荷增加而出现电力短缺的可能性。对于配电网结构和线路运行，配置的储能可以在设备断电后提供应急电源，保证电力系统需求。

（二）可再生能源的消耗

由于变电站储能方式的随机性，容易对配电网的日常运行和控制造成严重影响。因此，变电站储能方式的使用可以不断提高变电站电源的接受度。针对这一情况，技术人员采用动态方案规划等方式改善变电站储能的基本负荷波动。在综合考虑储能电站影响因素后，对储能基础功率进行全面优化升级。对于变电站储能应用而言，在提高可再生能源适用性的同时，变电站储能配置方案设计技术也为可再生能源创造了更稳定、更安全的供电条件，完成了可再生能源的消费，为能源消费指标提供了技术支持和保障。但在现阶段，变电站储能配置方案设计的成本仍然较高，导致外观对可再生能源的消耗和存储进行探索。

四、变电站储能配置方案设计经济性分析

（一）独立投资模式

从本质上讲，独立投资模式主要是指大型商业用户自行配置的储能系统，即用户投资一次性买通系统设备。在这种模式下，用户需要尽可能降低自身的功耗。与常规发电机组相比，储能优势相对显著。优良的储能模式可快速为电网提供调峰、应急供电等服务模式。对于电力市场的价格管理制度调整现状来说，比如高峰电价、可中断电价等，使用变电站储能配置方案设计可以确保用户可以设置自己的能量储存模式，和相应的能量存储设备管理和维护的用户。在电力市场背景下，不同类型的用户可以利用储能系统进行电力交易和管理。这种模式既可以帮助用户获得应有的经济利益，又可以降低电网的输电压力。因此独立投资管理模式一般应用在储能经济投入效率较高的环境和场景。由于现阶段变电站储能配置方案设计系统所需要的经济成本相对较高，加上我国电力高峰数值与低谷数值的差价十分有限，因此变电站储能配置方案设计在使用过程中仍然需要依靠地方政府的经济补助，

（二）共享模式

在独立成本投资模式下，用户需要长期投资，不利于储能系统的宣传推广。在此基础上，推出了共享模式。所谓共享模式，主要是指通过公共项目对资金进行融资运作，作为购买变电站储能配置方案设计设备和系统的经济基础。因此，在共享模式运行过程中，设备可以租赁独立使用、第三方运营等不同类型的管理模式，实现变电站储能配置方案设计的高效利用。由于共享模式充分借鉴了共享经济管理概念，仅仅通过签订文件协议就可以让变电站储能配置方案设计的使用者除了让设备为自身服务以外，还可以将储能设备通过不同方式共享至其他用户，并且允许储能设备接受统一的调整和管理。因此，面对现阶段变电站储能配置方案设计的高成本，共享管理模式成为值得推广的技术模式之一并允许储能设备接受统一的调整和管理。因此，面对现阶段变电站储能配置方案设计的高成本，共享管理模式成为现阶段值得推广的技术模式之一。由此可见，变电站储能配置方案设计的使用是独立投资、用户共享等多种模式的共同存在。此外，现阶段储能成本不断降低，储能商业化程度将逐步提高。

结束语

本文对变电站储能配置方案设计的优势和运行方式进行了全面深入的探索和研究，详细介绍了变电站储能配置方案设计技术的特点和电力系统的连接方式。本文结合新电力改革背景，对于科学、系统、全面地理解变电站储能配置方案设计的效益具有重要作用。最后，分析了变电站储能配置方案设计的各种运行模式，为变电站储能配置方案设计市场的规模化发展提供参考。

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