新型电力系统中的电力节能技术研究

【摘" 要】当前，全球能源需求增加导致碳排放上升，气候变化加剧环境恶化。为应对这一挑战，各国制定了碳达峰碳中和政策，大力发展新能源。随着新能源在电力系统中的比重增加，储能和分布式能源成为关键手段，新型电力系统应运而生。该系统推动了电力节能技术的发展，对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。然而，当前智能电网、分布式能源并网及储能系统仍面临技术、成本和安全问题，限制了系统效率。为此，论文提出，电力节能技术应通过提高智能电网适应性、优化分布式能源并网技术、降低储能系统成本来提高系统运行效率。

【关键词】电力节能技术；电网能源损耗；新型电力系统

【中图分类号】TM73；X322" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文献标志码】A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "【文章编号】1673-1069（2024）10-0115-03

1 引言

电力系统作为能源供应的核心枢纽，在全球能源结构优化与环境治理中占据重要地位。然而，传统电力技术在能效提升与资源优化配置方面存在局限，导致电力传输损耗和能源利用效率低下。电力节能技术的引入，旨在通过先进的技术手段提高电力系统的运行效率，减少电力传输中的损耗，并在实现电力资源合理配置的同时降低对环境的负面影响。当前研究聚焦于智能电网技术的稳定性、分布式能源的并网挑战以及储能系统的经济性制约，探讨这些关键问题对电力节能技术应用的深远影响，以期推动电力系统向高效、低碳的方向转型。

2 新型电力系统中电力节能技术的应用价值

2.1 提高系统运行效率

新型电力系统通过集成智能电网和分布式能源，提升了整体运行效率。电力系统中的实时监测和控制技术的应用，使电力流动的动态优化成为可能，有效减少电能在传输和分配过程中的损耗。多源分布式能源的高效调度和灵活并网通过优化算法降低了对化石能源的依赖，并通过多层级能量管理系统平衡了电力供需，使系统达到优化状态[1]。能量调度系统利用大数据分析和人工智能算法对用电负荷进行精准预测，有效提升了能源的调配效率。储能系统则通过对间歇性可再生能源进行平滑输出，减少电力波动对电网稳定性的影响，降低电网传输设备容量，提高设备利用率，从而提升电力系统的整体运行效率[2]。能量转换环节中高效逆变器和直流电技术的应用，有效减少了能源转换损耗，提升了系统运行的整体效能。通过对需求响应机制的优化，电力系统在高负荷情况下能够实现能源的合理分配，避免了能源浪费和过载情况的发生。

2.2 促进碳减排目标达成

新型电力系统通过大规模引入清洁能源和优化能源结构，有效降低了电力生产中的碳排放。风能、太阳能等可再生能源的广泛应用减少了传统火电厂的使用频率，降低了二氧化碳及其他温室气体的排放总量。智能电网技术通过确保能源供需平衡，减少了高碳能源的使用比例，并通过多源协同的电力调度系统确保低碳能源的高效利用[3]。分布式能源的广泛接入使得电力生产从集中式逐渐转变为分布式发电模式，避免了长距离输电带来的能量损耗，同时，减少了与之相关的碳排放。储能系统在低碳电力系统中起到了关键作用，其能够将风能、太阳能等间歇性能源存储并在负荷高峰期释放，降低了对传统燃煤电厂调峰的依赖[4]。通过需求响应管理，用户端的能耗行为也得到了有效调整，降低了用电高峰期对高碳能源的依赖，减少了碳排放量。

2.3 推动电力系统向智能化转型

新型电力系统通过引入数字化、智能化技术，实现了电网向智能化的全面转型。智能电网技术基于物联网、云计算、人工智能等前沿技术，对电力系统的各个环节进行实时监控与数据分析，实现了电力系统的智能化管理。数据采集与分析系统在发电、输电、配电、用电等各个环节收集海量数据，通过智能算法对数据进行分析处理，优化电力调度策略[5]。此类系统提升了电力资源的利用效率，并通过智能化手段减少了人为操作带来的误差与风险。自适应保护与控制技术的应用使电力系统在面对复杂工况时能够自动调整运行策略，提升了系统的可靠性与安全性。分布式能源的智能化调度与管理实现了能源供应的高度灵活性，通过分布式能源管理系统，用户可实现对本地发电设备的智能化控制与远程监控。虚拟电厂技术通过整合分布式能源、储能系统和需求响应资源，实现了电力系统的智能调度与灵活调配，推动了电力系统向智能化、自动化方向发展。

3 新型电力系统中电力节能技术的应用难点

3.1 智能电网技术的适应性挑战

电网的动态特性和负荷变化导致传统调控方式难以实时应对突发状况，尤其在应对分布式能源大规模接入时，电网的适应性不足以保障其稳定运行。实时监测与控制系统的响应速度和数据处理能力成为关键限制，无法快速精准应对电力供需的不平衡问题。另外，智能电网需要对接大量新型设备和系统，包括分布式能源、储能系统以及电动汽车等，系统之间的互操作性和协调调度成为制约电网适应性的重要瓶颈。由于分布式能源发电具有波动性，智能电网需要通过精细化调度策略和自适应控制技术来优化运行，但现有技术难以应对复杂电力网络中的多重干扰因素。

3.2 分布式能源并网技术瓶颈

分布式能源发电的间歇性和波动性显著增加了电力系统的调度难度，现有并网技术难以稳定协调不同能源的输入，影响电力系统的整体平衡。电压波动与频率偏移是分布式能源并网的主要问题，主要表现在分布式能源占比提高的情况下，电网稳定性更容易受到影响。现有的并网控制技术对于电网负荷变化的响应速度较慢，难以及时平衡电力波动，导致系统在极端情况下可能发生频率失稳或电压崩溃。并网过程中，分布式能源发电的不确定性使得现有电力调度算法难以有效优化能量流动路径，加大了对电网稳定性的威胁。同时，传统的电力保护设备和系统在面对分布式能源的复杂并网情境时，保护策略难以适应多元化电源输入模式，增加了电力系统运行风险。

3.3 储能系统成本与安全性问题

储能设备的初始投入成本，包括电池、逆变器和能量管理系统等关键部件，仍然远高于传统发电和电力调度系统，导致其经济性较差。当前，储能技术在材料选择和制造工艺上存在技术瓶颈，难以实现成本的有效控制。储能系统的运营成本也因维护和电池更换频率较高而增加，影响其长期应用的经济效益。电池系统在充放电过程中容易发生过热、过充或短路等问题，增加了火灾或爆炸等安全风险。对于电力调度系统而言，储能系统的能量管理策略尚未完全成熟，电池性能衰减以及电力波动对储能设备寿命的影响仍未得到有效应对，增加了运行中的不确定性。

4 新型电力系统中电力节能技术的应用策略

4.1 提高智能电网适应性

技术人员为确保智能电网能够高效应对复杂负荷波动和多样化能源接入，需通过多项策略提升数据采集精度、完善通信网络、实现调度优化和增强抗干扰能力，进而实现全局优化。智能电网适应性提升策略如表1所示。

4.2 优化分布式能源并网技术

要应对间歇性能源的接入问题，技术人员必须通过优化电压调节、能量转换效率、并网调度精准性及系统互操作性来确保电网运行的可靠性和高效性。分布式能源并网技术的优化设计如表2所示。

4.3 降低储能系统成本

为降低储能系统成本，电力行业需要从技术创新、材料优化和经济机制设计3个方面入手。不同储能技术的性能与成本比较如表3所示。

在技术创新方面，研究人员应优先发展高能量密度、高功率密度的储能技术，如全固态电池、钠离子电池和超级电容器等，这些技术将提升储能设备的性能，减少体积与重量，降低材料和制造成本。在材料优化方面，材料科学家需探索新型储能材料的低成本合成工艺，主要体现在电极材料、电解质等核心部件上，研究人员应寻找更经济且性能优良的替代材料。储能系统的模块化设计和规模化生产也是降低成本的有效途径，制造商可通过标准化设计和生产规模效应，减少制造和维护的单位成本。政策制定者通过建立合理的电价机制和市场化交易平台（见表4），能够提升储能系统的经济性，促进其在电力系统中的广泛应用。总之，降低储能系统成本需要从多角度、多层次入手，只有通过技术和经济手段的综合运用，电力行业才能实现储能技术的经济性和可持续发展目标。

5 结语

电力节能技术在新时期电力系统中的应用至关重要。智能电网适应性、分布式能源并网挑战以及储能系统成本问题的解决，将为电力系统的高效运行、能源优化利用以及可持续发展提供强有力的技术支持。通过优化智能电网的通信与控制机制、提升分布式能源的并网稳定性、降低储能系统的建设和运营成本，电力行业将有效应对当前面临的技术瓶颈与经济性制约。未来，电力系统需持续推进技术创新与标准化建设，加大力度整合资源，增强系统的灵活性和可靠性，以应对日益复杂的能源需求和环境保护挑战。

【参考文献】

【1】郑志军.智能节能技术在电力工程施工中的应用与成本效益分析[J].石化技术，2024，31（8）：342-343.

【2】管叙焕，张伟.探究电力工程绿色节能施工技术应用[J].产品可靠性报告，2024（2）：114-116.

【3】白会芳.企业电力设备中的节能技术应用[J].集成电路应用，2023，40（5）：198-199.

【4】回俊龙.电力节能技术的应用研究[J].光源与照明，2023（4）：219-221.

【5】赵胜军，王雨嫣.电力节能技术的应用[J].光源与照明，2022（7）：243-245.