含分布式電源電網(wǎng)儲能技術(shù)綜述

1引言

現(xiàn)今，隨著風(fēng)電，光伏發(fā)電等這些間歇性能源的快速發(fā)展，使得這些能源成為電力系統(tǒng)的一個重要組成，然而由于這些能源自己本省具有波動性和隨機性的特點，這些特點現(xiàn)今又成了新能源自身發(fā)展的障礙，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的繼續(xù)擴大，解決著這個問題將顯得更為迫切。將富余的能量儲存起來，用能高峰期再釋放出來，是解決新能源間歇性的重點。峰會上業(yè)界已經(jīng)取得的共識是：儲能正是從根本上解決可再生能源發(fā)電接入問題的最有效途徑，通過儲能系統(tǒng)來彌補可再生能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性缺陷，從而實現(xiàn)可再生能源電力平滑并入電網(wǎng)[2]。

儲能技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，并有望得到國家大力支持，科技部發(fā)布了的《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》把儲能作為戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域。儲能技術(shù)將為改變現(xiàn)有的電網(wǎng)發(fā)展模式提供了可能，未來有望大范圍應(yīng)用。

2儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外儲能技術(shù)最新發(fā)展

近些年來，世界先進儲能技術(shù)得到了各國大力支持，不斷發(fā)展，取得了大量成果。年來，日本、美國以及歐洲等發(fā)達國家對電池儲能技術(shù)投入較大，技術(shù)領(lǐng)先。日本在鈉硫電池的研究與應(yīng)用方面走在世界前列。

蓄電池儲能方面，2001 年，加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全釩液流儲能電池示范系統(tǒng)，實現(xiàn)了全釩液流儲能電池的商業(yè)化運營。VRB Power Systems 公司為澳大利亞Hydro Tasmania on King Island 公司建造的與風(fēng)能發(fā)電配套的全釩液流儲能電池于2003 年11 月完成，該系統(tǒng)儲能容量為800 kWh，輸出功率為250 kW。2004 年2 月，VRB Power Systems 公司又為castle Valley，Utah Pacific Corp 公司建造了輸出功率250 kW，儲能容量2 MWh 的全釩液流儲能電池系統(tǒng)。2006 年底該公司開始為愛爾蘭建設(shè)迄今為止國際上最大的額定輸出功率2 MW(脈沖輸出功率3 MW)，儲能容量12 MWh 全釩液流儲能電池系統(tǒng)。美國利用日本住友電氣工業(yè)公司和VRB Power Systems 公司的技術(shù)，分別建立了2 MW 和6 MW的全釩液流儲能電池示范運行系統(tǒng)[3]。

2003年日本NGK公司生產(chǎn)的鈉硫電池產(chǎn)量為30MW，到2005年達到48MW(960個模塊)，2008年達到90MW的規(guī)模(1800個模塊)，2010年的發(fā)展計劃為年產(chǎn)150MW。在全球已建成100余座鈉硫電池儲能站。2009年，歐盟斥資3千萬歐元在芬蘭聯(lián)合建立了世界上最先進的蓄電池實驗室，電池兼容智能管理和監(jiān)控系統(tǒng)，預(yù)計到2012年完成100mAh產(chǎn)品量的擴大。日本日立將在北美市場推出長壽命鉛酸電池，將用于可再生能源并網(wǎng)。該產(chǎn)品已在日本上市，并在8個項目上取得成功。放電時間1-4小時，使用壽命15-17年，可循環(huán)利用。美國通用電氣投資1.6億美元研發(fā)專門用于電力系統(tǒng)的特殊Duration鈉鹵電池系統(tǒng)，使用壽命20年。能在極端溫度條件下發(fā)揮最佳性能，不會產(chǎn)生任何有毒化學(xué)物質(zhì)排放，并擁有遠程監(jiān)控功能，可回收利用。美國Axion Power國際公司獲得賓夕法尼亞州能源開發(fā)局撥款248650美元，用于研究智能電網(wǎng)能量存儲系統(tǒng)，致力于研發(fā)使用少量鉛的鉛酸電池技術(shù)，該種電池可提供與超導(dǎo)儲能相似的高速傳輸速度，具有更快的充電時間和更長的使用壽命，用于含風(fēng)能、太陽能綜合系統(tǒng)中。

超導(dǎo)儲能，美國能源部克魯克海文國家實驗室、ABB公司、Super Power公司、休斯頓大學(xué)獲得420萬美元聯(lián)邦資金、105萬美元配套資金，以用于研究先進的超導(dǎo)儲能系統(tǒng)。美國Beacon電力公司得到能源部4300萬擔(dān)保貸款，用于紐約州Stephentown 20MW新型能量存儲概念工程。

壓縮空氣儲能，美國太平洋燃氣與電力公司、PG&E公司得到政府資助2500萬美元，美國太平洋燃氣與電力公司、PG&E公司將進行一個30萬千瓦壓縮空氣儲能項目的可行性研究，PG&E公司將把資金用于項目一期工程，包括許可、聯(lián)網(wǎng)和電廠設(shè)計，項目預(yù)計建設(shè)耗時15年[4]。

飛輪儲能方面，日本已經(jīng)制造出界上容量最大的變頻調(diào)速飛輪蓄能發(fā)電系統(tǒng)(容量26.5MVA，電壓1100V，轉(zhuǎn)速510690r/min，轉(zhuǎn)動慣量710t·m2)。美國馬里蘭大學(xué)也已研究出用于電力調(diào)峰的24kwh的電磁懸浮飛輪系統(tǒng)。飛輪重172.8kg，工作轉(zhuǎn)速范圍11，610—46，345rpm，轉(zhuǎn)速為48，784rpm，系統(tǒng)輸出恒壓110-240V，全程效率為81%。經(jīng)濟分析表明，運行3年時間可收回全部成本。飛輪儲能技術(shù)在美國發(fā)展得很成熟，他們制造出一種裝置，在空轉(zhuǎn)時的能量損耗達到0.1%每小時。歐洲的法國國家科研中心、的物理高技術(shù)研究所、意大利的SISE均正開展高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲能系統(tǒng)研究[5]。

2.2中國儲能技術(shù)發(fā)展[3]

在大規(guī)模電池儲能裝置技術(shù)方面，我國起步較晚，與國外發(fā)達國家還有較大差距，主要表現(xiàn)在：一是設(shè)備容量規(guī)模還較小;二是設(shè)備的壽命短、利用效率低;三是設(shè)備的智能化水平薄弱。在儲能應(yīng)用方面我國距國外先進水平差距也很大，國外已經(jīng)有數(shù)十套儲能電站投入運行，國內(nèi)還沒有大容量電池儲能裝置的示范工程投入運行。

目前，我國電池儲能的應(yīng)用規(guī)模還很小，但隨著國家能源政策的調(diào)整和節(jié)能環(huán)保政策逐步落實，其應(yīng)用規(guī)模預(yù)計也將逐步擴大。上海市電力公司已經(jīng)建設(shè)包括漕溪站、前衛(wèi)站、白銀站三個儲能示范電站，電力調(diào)度中心可以直接通過電網(wǎng)儲能管理系統(tǒng)對分布于各地的儲能站實施統(tǒng)一調(diào)度與遠程監(jiān)控。BYD 在深圳龍崗建立了一座1 MW(4MWh)儲能電站。

2.3 相關(guān)專利申請狀況[6]

隨著先進儲能產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其相關(guān)專利申請數(shù)量也急劇增加。日本、美國和中國是先進儲能專利申請最多的國家，也是市場開拓最大的地區(qū)，占據(jù)了世界先進儲能技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埖那?位。國際先進儲能技術(shù)的研發(fā)重點領(lǐng)域主要包括燃料電池輔助裝置方法、燃料電池零部件、活性材料組成或包括活性材料的電極、用催化劑活化的惰性電極、燃料電池及其制造等領(lǐng)域

圖1 世界先進儲能專利申

請前20位國家、組織及區(qū)域分布

我國儲能技術(shù)專利申請在96年之前增長緩慢，主要是由于缺乏與國際的技術(shù)交流，以及本身發(fā)展緩慢造成，加入WTO之后，國外企業(yè)與研究機構(gòu)意識到中國已經(jīng)成為國際儲能領(lǐng)域的重要市場，紛紛在國內(nèi)申請專利技術(shù)，國內(nèi)自主研發(fā)申請的專利比重曾一度降至最低點。但隨著近年來國內(nèi)新能源、智能電網(wǎng)、電動汽車技術(shù)的不斷進步，技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提高，國內(nèi)企業(yè)與研究機構(gòu)申請的專利比重逐年增加。

圖2 我國先進儲能專利逐年申請情況

3 儲能技術(shù)的分類

3.1飛輪儲能[7,8]

飛輪儲能是指驅(qū)動電機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)將電能以機械能的形式儲存起來，在整個電能的存儲和釋放過程中都利用了電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)。飛輪儲能密度的大小是由飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大小決定的。以目前的最好的碳素纖維復(fù)合材料來說，這種材料的飛輪轉(zhuǎn)子可以承受的最大線速度達到 1000m/s 以上，儲能密度可達到 230Wh/kg，預(yù)計正在研制的熔融石英材料的飛輪儲能密度可達到 800Wh/kg，碳納米管材料將使飛輪的儲能密度提高到 2700Wh/kg。隨著超導(dǎo)塊材的發(fā)展，采用超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲能可以將軸承的摩擦系數(shù)降低到10-7，儲能能量密度和效率都得到了很大的提高。

飛輪儲能的主要優(yōu)點有：

1)儲能密度高;比超導(dǎo)磁儲能、超級電容器儲能和一般的蓄電池都要高。

2)充放電時間短，且無過充放電問題，壽命長;飛輪儲能充電只需要幾分鐘，

而不像化學(xué)電池需要幾個小時的充電時間。飛輪儲能系統(tǒng)的壽命主要取決于其電力電子的壽命，一般可達到 20 年左右。

飛輪儲能技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要瓶頸有：

a) 技術(shù)成本相對于蓄電池來說比較高;

b) 軸承材料還有待進一步的突破;

c) 自放電現(xiàn)象很嚴(yán)重。

3.2超導(dǎo)磁儲能(SMES)[7]

SMES 是指利用超導(dǎo)線圈繞制的電感來儲存電能，因為超導(dǎo)的零電阻特性使其具有超過常導(dǎo) 2個數(shù)量級的通流能力，所以SMES具有比較大的儲能密度，能量密度可達 108J/m3量級，而且通過直流電流時沒有焦耳損耗。在 SMES 中超導(dǎo)線圈的能量是以直流形式存儲，參與電網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)是通過變流器實現(xiàn)與電網(wǎng)的能量交換的方式。SMES 裝置一般由超導(dǎo)磁體及低溫杜瓦、變流系統(tǒng)、制冷設(shè)備和測控系統(tǒng)四個主要部件組成。

相比其他儲能 SMES 具有以下幾個特點：

(1)響應(yīng)速度快，可以達到 1~5ms，這是其他的儲能達不到的響應(yīng)速度，這樣對電網(wǎng)發(fā)生的故障可以很快做出反應(yīng)，進行功率的補償;

(2)通過變流器可以進行四象限可控的功率交換，并可以同時進行有功和無功的交換;

(3)可以短時間輸出很高的功率，能量損失小，系統(tǒng)效率高;輸出的功率密度很高，由于沒有直流電阻引起的焦耳熱，能量效率很高，理想可以達到 95%以上。

目前 SMES 廣泛應(yīng)用的主要問題關(guān)鍵還在于超導(dǎo)材料的突破，包括材料的性能和成本等;以及低溫制冷技術(shù)的進步。

3.3超級電容器

普通電解電容器由于材料和容量原因，其存儲能量過小，所以不能用作大的儲能應(yīng)用。超級電容器的存儲容量可以達到普通電容器103倍以上。由于超級電容器自身的雙電層和內(nèi)阻較大的特點，使其具有很高的功率密度和較長的循環(huán)壽命。與蓄電池和普通電容器相比，超級電容器的特點主要體現(xiàn)在：

1)功率密度很高：可達102~l05W/kg，遠超過現(xiàn)有蓄電池的功率密度水平;

2)循環(huán)壽命較長：在上萬次很短時間的高速深度循環(huán)后，超級電容器的性能依然變化很小，容量和內(nèi)阻僅降低 10%~20%;

3)工作溫度范圍：由于超級電容器中離子的吸脫附速度在低溫下變化很小，市場上商業(yè)化超級電容器的工作溫度范圍可達-30~60℃;

4)綠色環(huán)保：在超級電容器的生產(chǎn)過程中避免了使用重金屬等有害的化學(xué)物質(zhì)，因而是一種新型的綠色環(huán)保儲能裝置。

目前超級電容器的應(yīng)用比較廣泛，但在使用安全和穩(wěn)定上還有待加強。

3.4蓄電池儲能

在電網(wǎng)中應(yīng)用的儲能蓄電池主要有鉛酸電池、鈉硫電池和液流電池。原理都是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，等需要時再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能來使用。鉛酸蓄電池發(fā)展使用的時間比較長，技術(shù)也較成熟，并逐漸進入以密封型免維護產(chǎn)品為主的階段，而且成本較低，能量密度則在各類電池中處于適中水平。在環(huán)境影響上，基于密封閥控型的鉛酸電池也具有較高的運行可靠性，只是能量密度較一般，其劣勢已不甚明顯。

但是相比鉛酸電池，鈉硫電池和液流電池具有其它化學(xué)電池不具備的優(yōu)點：

1)存儲容量更大，可以達到幾百千瓦甚至上兆瓦，是普通鉛蓄電池的8~10倍;

2)鈉硫電池和液流電池?zé)o污染，不會對環(huán)境有影響;

3)壽命高，穩(wěn)定性好。

缺點就是工作環(huán)境需要較高溫度，達 300℃~500℃，技術(shù)還有待進一步完善。

3.5 其他儲能方式[9]

其他儲能方式包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能(compressed air energy storage，CAES)、蓄熱和蓄冷儲能等。抽水蓄能電站必須配備上、下兩個水庫，對建站地點要求苛刻，但是運行簡單，可靠且使用期較長[10]。CASE電站建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，壽命長，響應(yīng)速度快，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制[11]。熱能存儲常和STES(solar thermal electric steam)電廠結(jié)合起來，這種儲能方式比較可靠，成本相對低廉。蓄冷常見的主要是水蓄冷和冰蓄冷，轉(zhuǎn)換效率分別為90%和80%。水蓄冷優(yōu)點是不改變制冷機的空調(diào)工況，但水的蓄冷密度(33.4kJ/kg)，所需蓄冷池體積大，冷量損耗也大。冰蓄冷相變潛熱為334.4kJ/kg，容積大幅減小，這種系統(tǒng)運行管理方便，能為系統(tǒng)提供2℃~4℃的冷凍水，主要缺點是需要較大的制冷量[12]。

表 1.1 幾種主要儲能技術(shù)的動態(tài)響應(yīng)特性

表 1.2 幾種主要儲能技術(shù)經(jīng)濟性能參數(shù)

4 儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用[13]

配電網(wǎng)主要面向電力負荷直接供電，且現(xiàn)階段用戶對電能質(zhì)量和電力品質(zhì)的要求越來越高，以及環(huán)境和政策因素使這種傳統(tǒng)的大電網(wǎng)已經(jīng)不能很好地滿足各種負荷的要求，儲能技術(shù)為解決這一問題提供了新的路徑。儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中有非常大的市場前景，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量、電網(wǎng)穩(wěn)定性以及供電可靠性都有很大的提升。

4.1提供短時供電

微電網(wǎng)存在兩種典型的運行模式：并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。在正常情況下，微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運行;當(dāng)檢測到電網(wǎng)故障或發(fā)生電能質(zhì)量事件時，微電網(wǎng)將及時與電網(wǎng)斷開獨立運行。微電網(wǎng)在這兩種模式的轉(zhuǎn)換中，往往會有一定的功率缺額，在系統(tǒng)中安裝一定的儲能裝置儲存能量，就能保證在這兩種模式轉(zhuǎn)換下的平穩(wěn)過渡，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。在新能源發(fā)電中，由于外界條件的變化，會導(dǎo)致經(jīng)常沒有電能輸出(光伏發(fā)電的夜間、風(fēng)力發(fā)電無風(fēng)等)，這時就需要儲能系統(tǒng)向系統(tǒng)中的用戶持續(xù)供電。

4.2電力調(diào)峰

由于微電網(wǎng)中的微源主要由分布式電源組成，其負荷量不可能始終保持不變，并隨著天氣的變化等情況發(fā)生波動。另外一般微電網(wǎng)的規(guī)模較小，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力較差，電網(wǎng)及負荷的波動就會對微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成十分嚴(yán)重的影響。為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的峰值負荷，就必須使用調(diào)峰電廠來解決，但是現(xiàn)階段主要運行的調(diào)峰電廠，運行昂貴，實現(xiàn)困難。

儲能系統(tǒng)可以有效地解決這個問題，它可以在負荷低落時儲存電源的多余電能，而在負荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)節(jié)功率需求。儲能系統(tǒng)作為微電網(wǎng)必要的能量緩沖環(huán)節(jié)，其作用越來越重要。它不僅避免了為滿足峰值負荷而安裝的發(fā)電機組，同時充分利用了負荷低谷時機組的發(fā)電，避免浪費。

4.3改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量

微電網(wǎng)要作為一個微源與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，必須達到電網(wǎng)對功率因數(shù)、電流諧波畸變率、電壓閃變以及電壓不對稱的要求。此外，微電網(wǎng)必須滿足自身負荷對電能質(zhì)量的要求，保證供電電壓、頻率、停電次數(shù)都在一個很小的范圍內(nèi)。儲能系統(tǒng)對于微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起著十分重要的作用，通過對微電網(wǎng)并網(wǎng)逆變器的控制，就可以調(diào)節(jié)儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)和負荷提供有功和無功，達到提高電能質(zhì)量的目的。

對于微電網(wǎng)中的光伏或者風(fēng)電等微電源，外在條件的變化會導(dǎo)致輸出功率的變化從而引起電能質(zhì)量的下降。如果將這類微電源與儲能裝置結(jié)合，就可以很好地解決電壓驟降、電壓跌落等電能質(zhì)量問題。在微電網(wǎng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，針對系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時停電、電壓驟升、電壓驟降等問題，此時利用儲能裝置提供快速功率緩沖，吸收或補充電能，提供有功功率支撐，進行有功或無功補償，以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓的波動。

4.4提升微電源性能

多數(shù)可再生能源諸如太陽能、風(fēng)能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均勻性和不可控性，輸出的電能可能隨時發(fā)生變化。當(dāng)外界的光照、溫度、風(fēng)力等發(fā)生變化時，微源相應(yīng)的輸出能量就會發(fā)生變化，這就決定了系統(tǒng)需要一定的中間裝置來儲存能量[14]。如太陽能發(fā)電的夜間，風(fēng)力發(fā)電在無風(fēng)的情況下，或者其他類型的微電源正處于維修期間，這時系統(tǒng)中的儲能就能起過渡作用，其儲能的多少主要取決于負荷需求。

5儲能系統(tǒng)在風(fēng)電并網(wǎng)中的應(yīng)用[15]

5.1利用儲能系統(tǒng)增強風(fēng)電穩(wěn)定性

儲能系統(tǒng)具有快速吸收或釋放有功及無功功率的特點，對改善系統(tǒng)的功率平衡狀況以及提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性都有很大幫助。據(jù)目前的研究和仿真結(jié)果顯示，超導(dǎo)儲能和超級電容儲能系統(tǒng)對降低并網(wǎng)處風(fēng)電的電壓波動和平抑風(fēng)電場輸出的波動具有很好的效果，同時還能起到增強系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的作用。

另外風(fēng)電的穩(wěn)定還表現(xiàn)在風(fēng)電場輸出功率的穩(wěn)定及頻率穩(wěn)定性，目前這方面問題的研究主要集中在利用儲能系統(tǒng)來平抑風(fēng)電輸出功率頻率波動。根據(jù)現(xiàn)在學(xué)者的很多理論和試驗研究結(jié)果，儲能系統(tǒng)確實能有效的改善風(fēng)電系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，且儲能系統(tǒng)容量越大響應(yīng)速度越快效果越好。

故增強風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就需要儲能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)的能力，如SMES、飛輪儲能、超級電容儲能等儲能方式，因為暫態(tài)過程中系統(tǒng)的各參量變化很快，因此就需要儲能裝置能夠快速補償功率不平衡量，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，上述提到的幾種儲能方式響應(yīng)速度可以達到1-20ms，在提高穩(wěn)定性的應(yīng)用中對儲能系統(tǒng)容量的要求卻不高。

5.2增強風(fēng)電機組 LVRT 功能

當(dāng)在電力系統(tǒng)中風(fēng)電容量所占比例較高時，風(fēng)電機組是否具有低電壓穿越能力是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性很關(guān)鍵的一個因素。有低電壓穿越功能的風(fēng)電機組在并網(wǎng)時如外部電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，能夠有效解決故障所引起的電壓劇烈下降問題，起到增強系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性的作用。而機組的低電壓穿越功能可以通過在變流器直流部分并聯(lián)儲能系統(tǒng)實現(xiàn)，這種方式不僅能從根本上解決故障期間風(fēng)電機組過電流燒壞轉(zhuǎn)子或變流器的問題，還可以很大程度上增強風(fēng)電機組的低電壓引起機組退網(wǎng)運行的功能。

5.3增強風(fēng)電場功率穿越極限(WPP)

影響 WPP 水平的因素與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)參數(shù)有關(guān)，如頻率和電壓穩(wěn)定等因素，因此采用的儲能方式也就不盡相同。一般來說采取一定的控制策略下，飛輪儲能、電池儲能和超導(dǎo)儲能系統(tǒng)能通過與電網(wǎng)之間有功和無功功率的交換有效改善系統(tǒng)的頻率特性，改善并網(wǎng)處的電壓波動性，從而增加系統(tǒng)的WPP。

5.4提高風(fēng)電場供電質(zhì)量

在提高電能質(zhì)量應(yīng)用方面，儲能系統(tǒng)的主要作用是快速的與系統(tǒng)之間進行有功、無功功率交換，以此來有效改善電壓波動性，如電壓暫降、波形畸變及閃變等。另外，解決電壓波動、電壓暫降等電能質(zhì)量問題主要是短時功率的動態(tài)補償，這就需要儲能系統(tǒng)具備ms級功率動態(tài)調(diào)節(jié)的能力，結(jié)合前面對幾種儲能方式的分析，SMES、超級電容儲能和飛輪儲能都滿足要求。

5.5改善風(fēng)電經(jīng)濟性

隨機波動的風(fēng)電作為電源接入電網(wǎng)，將導(dǎo)致原有系統(tǒng)的備用容量增加，甚至還需要額外配備平衡穩(wěn)定裝置，使得系統(tǒng)運行經(jīng)濟性有所降低。在風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用儲能系統(tǒng)能夠得到很大的程度上的緩解，從而實現(xiàn)電網(wǎng)與風(fēng)電場雙贏的目的。另外，在現(xiàn)今的電力市場環(huán)境下風(fēng)電面臨著成本較高、供電質(zhì)量不高等問題，導(dǎo)致競爭力較差，采用儲能系統(tǒng)配合風(fēng)電場運行，對有效的解決緩解實現(xiàn)風(fēng)電效益最大化是一個很好的途徑。

6儲能研究發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，各種儲能方法都不能完全兼顧安全性、高比功率、高比能量、長使用壽命、技術(shù)成熟以及工作溫度范圍寬等多方面的要求，各種儲能技術(shù)發(fā)展還很不成熟，因此可大規(guī)模應(yīng)用于電網(wǎng)中的儲能技術(shù)還有很大的研究前景和發(fā)展空間。

(1) 研發(fā)快速高效低成本的儲能電池：現(xiàn)階段成本過高是儲能技術(shù)大規(guī)模推廣運用的最大瓶頸，提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是儲能技術(shù)研發(fā)的一個重要。

(2) 各種儲能技術(shù)的綜合應(yīng)用：由于各種儲能方法均存在著一定的缺點或者局限性，并且由于本身的固有特性對其進行改進又要付出實現(xiàn)難易度以及成本上的代價，因此對各種方法有機結(jié)合則可以揚長避短，充分發(fā)揮各種方法的優(yōu)點，實現(xiàn)能量和功率等方面的多重要求，并且可以顯著延長儲能元件的循環(huán)壽命，這也成為儲能研究的一個新熱點。

(3) 儲能系統(tǒng)電網(wǎng)中應(yīng)用的分析理論和方法：在充分理解含儲能裝置在電網(wǎng)的動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，研究儲能裝置內(nèi)部的復(fù)雜非線性電磁問題，以及儲能裝置和系統(tǒng)中元件之間的相互作用。

(4) 研究有效的儲能系統(tǒng)控制策略：研究儲能系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)綜合特性，穩(wěn)態(tài)特性，暫態(tài)特性，充分利用儲能系統(tǒng);提高傳統(tǒng)電源，新能源，負荷等數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享，合理安排充放電時間，提高儲能系統(tǒng)利用效果。

7 結(jié)語

可以預(yù)見，未來電網(wǎng)定將會呈現(xiàn)出一個具有儲能環(huán)節(jié)的，以清潔能源為主、化石能源為輔，發(fā)電和輸電系統(tǒng)適度發(fā)展，用電安全性、靈活性和服務(wù)品質(zhì)大幅提升，負荷調(diào)控系統(tǒng)合理配置，并輔之以高性能電力電子器件、柔性輸電、分布式電源、需求響應(yīng)、清潔能源高效控制系統(tǒng)等先進技術(shù)的全新發(fā)展模式[16]。然而，僅依賴對間歇式新能源的精確預(yù)測和控制水平提升，并不能從根本上實現(xiàn)該類能源的綜合高效利用。只有將分布式發(fā)電與儲能技術(shù)的結(jié)合大大提高了系統(tǒng)的能源利用率，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟性。因此，加快發(fā)展儲能技術(shù)，應(yīng)作為未來電網(wǎng)的一個發(fā)展重點。

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