不同電壓等級電網電力儲能技術應用
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摘要：在經濟、技術方面，分析電力儲能技術在不同電壓等級配電網中的應用狀況，闡述多種電力儲能技術的不同特征，我國電力系統的實際需要。
關鍵詞：電力儲能技術，不同電壓，控制技術，網絡系統
引言
電力系統的負荷一般情況下都會有峰谷差，電力系統自身需要有足夠的被用電容量才可以滿足用電較多時間段負荷的需求。電力儲能中引進電力系統之后，則能夠達到需求側管理的目的，將負荷日夜之間的峰谷差消除掉，不但能夠有效降低供電投入的資金，提升電力設備使用率，還能夠提升電力系統對于分布式新能源發電電源的接受能力，也可以將其作為提升電力系統調整頻率以及補償負荷波動與運行更加穩定的一種方式。電力儲能技術的使用必定可以給傳統的電力系統規劃、調度以及控制和設計等多個方面帶來較大程度的革新。本篇文章主要介紹了電力儲能技術在配電網中的使用情況，并分析電力儲能技術在不同電壓等級配電網的使用情況。
1電力儲能技術
傳統的電力儲能技術主要以電化學儲能以及蓄水儲能為核心，多種新型的電力儲能技術隨著我國針對儲能行業的高度重視和技術快速革新以及制造工藝的持續推進也已經被實際工程中廣泛運用，并且在電力系統多個工序中揮發著較為主要的作用?？梢詫㈦娏δ芗夹g通過其自身的能量轉換機制分值為三個種類：①化學儲能；②物理儲能；③其他儲能[1]。其中化學儲能實際上就是利用儲能材料相接觸時發生化學反應,而通過熱能與化學能的轉換儲存能量儲存起來。被認為現在綜合性能較好的電池體系就是磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池已經被儲能電站廣泛應用，并且磷酸鐵鋰電池已經快速發展為新一代電源，一般用在電動車以及混合動力車和信息通信與航空航天等多個領域內[2]。磷酸鐵鋰電池的主要特點就是可循環使用并且可使用年限較長、體積較小并且重量較輕、能量密度較高，但是磷酸鐵鋰電池的制作成本較高，其容電量也會隨著時間延長而變小，并且不能長時間的對其充電。水溶液中含有了釩離子，在全釩液流電池中做儲能介質。水溶液中的釩離子價態是能夠轉變的，電能和化學能之間形成轉變離不開釩離子的價態變化，可以滿足電力儲能技術中充電和放電的轉變。這種方式的主要特點就是安全性較高且容量交大、可使用的年限較長等，但是其投入資金較高，受釩價格的轉變影響較大。超級電容能夠達到多個領域的需求，現在使用領域以及市場規模都呈持續增長的趨勢[3]。超級電容的主要特點就是響應速度較快，且工作溫度范圍較廣、輸出功率較高且不用刻意進行維護，但是一旦使用不當的話，則會導致電解質泄漏。物理儲能中飛輪儲能最為廣泛，其是利用互逆式雙向電機來完成電能與高速旋轉飛輪的機械能之間相互轉換的一種儲能技術。飛輪儲能是一種純物理儲能技術，以傳統化學儲能有著根本上的差異。當電力處在富裕的情況下，電能會驅動飛輪進行高速的旋轉，從而將電腦轉變為機械能來進行儲存；而當系統需要電腦的時候，飛輪會減速，電動機成為發電機，利用飛輪的動能來轉換電能。飛輪醋能是利用轉子的加速與減速來實現電能的存儲與釋放。在1990年代的時候，飛輪儲能技術得到了飛速發展，逐漸衍生出了諸多高性能產品，能夠按照轉子旋轉速度、材料、軸承的不同，劃分為低速飛輪與高速飛輪。在電力系統中，高速飛輪主要用于調頻，該技術與產業大多集中在美國。目前，國內在軸承以及轉子等關鍵方面的技術研究也有了巨大的進步，我國一些公司已經能夠自主研發生產飛輪儲能系統中的關鍵部件，例如轉子、軸承、殼體等。但是大多數仍然停留在小容量試驗階段，尚未形成完整成熟的產品。
2電力儲能技術的發展狀況
中國的電力儲能行業戰略布局主要來源還是在2005年頒布的《可再生能源發展指導目錄》；儲能在2011年被寫入“十二五”規劃綱要中；2017年我國能源局頒布電力儲能產業中第一個指導性的文件《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》，文件中提出要在“十三五”階段達到電力儲能通過研發示范朝著商業化初級階段過渡，在“十四五”極端達到商業化初級階段朝著規?；七M轉變。電力儲能技術推進到現在，主要的科研投入還是在電化學儲能范圍之內，特別是全釩液流電池以及鋰離子電池等多個方面的研發與使用已經達到國際化先進的水準[4]。通過智利、美國和中國在最近幾年實施的MW級電化學儲能示范項目已經達到百項左右。
3電力儲能技術在不同電壓等級電網中的應用
（1）高壓配電網中的電力儲能技術。通過大程度上的降低電力系統系統的運行效率達到用電較多階段負荷需求的備用容量目的，這種方式不僅會造成資源的浪費，還會導致投資較高。電力儲能系統在高壓配電網中一般用在削峰填谷。一旦將電力儲能裝置在高壓配電網中，則能夠有效降低所需系統的備用容量，從而節約了電力設備的投入資金。通過大程度上的降低電力系統系統的運行效率達到用電較多階段負荷需求的備用容量目的，這種方式不僅會造成資源的浪費，還會導致投資較高。電力儲能系統在高壓配電網中一般用在削峰填谷。如果在高壓配電網中應用電力儲能技術，則可以一定程度上的降低電力系統的最大發電處理[5]。如果將電力儲能裝置應用在高壓配電網中，能夠有效降低所需電力系統的備用容量，還可以節約電力設備的投入。此外，在電力調峰中應用電力儲能技術的話，就需要裝置容量較大的電力儲能容量。由此得知，容量越大的情況下，電力儲能裝置的控制以及制造難度就會更大[6]?，F在電力儲能系統的造價還是比較高的，電力儲能系統的投資可能會比電力系統備用容量的投資高。電力儲能系統的安裝位置以及容量大小需要依據優化目標以及負荷特點對其進行優化計算。高壓配電網中的電力儲能系統容量需要與電力系統所需備用容量進行技術的對比以及經濟投入的對比。
（2）中壓配電網中的電力儲能技術。在中壓配電網中使用電力儲能技術通常是為了提升中壓配電網中調度電能量的能力，還為了能夠對間接性分布式電源的處理波動進行控制調節，通過這種方式可以提升中壓配電網接受分布式電源的能力。中壓配電網中的風力發電以及光伏發電等新發電能源的處理會受到自然條件的影響。中壓配電網出力的波動會給配電網電能的質量帶來一定的影響，尤其是在這種電源在電網中的滲透率到達某種程度的時候，不可以忽視電源給配電網電能質量帶來的影響。完善這種分布式電源輸出頻率質量以及電壓質量的重要方式就是使用電力儲能系統在中壓配電網中，并且還可以加強這種分布式電源以及電網并網運行過程的可靠度。能夠解決電網電壓涌流以及跌落和瞬時供電中斷等多種動態形式的電能質量問題的手段就是讓分布式發電單元與電力儲能系統同時運行，并且還要對它們進行控制。電力儲能技術可以將不可調度的分布式發電單元轉變為可調度機組單元運行，達到了和大電網的并網運行目的，電力儲能系統可以給電網售電，給電網供給緊急功率支持以及削峰等服務。如擁有風能以及太陽能等間接性新能源發電單元者不可以制作發電方案，但是電力儲能系統的應用就能夠在特指期間供給所需電能，并且不需要顧及這種發電單元發出電能的多少，電力儲能系統的調節控制下就可以根據剛開始預定的多種發電規劃實行發電。如果中壓配電網中的電力儲能系統容量配置不達標的話，則會導致經濟不平衡，電力系統調度的靈活度會隨著電力儲能系統的容量增大而隨之提高，擁有間歇式新能源發電單元者則能夠得到較多的利潤；但是投入資金量也會隨著電力儲能系統容量的增大而增多。所以，有必要利用相應的技術經濟進行分析，在投入者與兩者之間找出最優異的經濟平衡點。
（3）低壓配電網中的電力儲能技術。電力儲能系統用在低壓配電網中，主要是用在電量使用者領域中，因此電力儲能系統是電力系統實行需求側管理的一種技術手段，可以用在提升電能質量以及供電可靠度層面上，也可以將其用作緊急電源，比如微網中的電池系統。①需求側管理。電力系統中的需求側管理會通過運用一定的方案從而指引消費者最后轉變能源的使用方式。電力儲能裝置是電能量的儲存設施，電力儲能裝置轉變了用電需求以及發電同時性的需求，電力儲能裝置是利于需求側管理的一種技術方案。并且需求側管理能夠一定程度上的減少用于改善電能質量所需的電力儲能系統的電容量。②緊急備用。不間斷電源是緊急備用通常使用到的。電網出現故障并且分布式電源也不可以正常運行的情況下，比如風力發電在沒有風的情況下或者其他種類的發電裝置正在維護檢查的情況下，電力儲能系統則能夠給人們供給電能。電力儲能系統的電容量裝置是根據負荷需求決定的。由于現在電力儲能系統的價格較貴，因此電力儲能系統一般都是裝置在部分重要的電力使用人員領域中，例如醫院以及政府等重要單位。③提高電能質量。電力儲能系統裝置在用戶側，不僅可以一定程度的提升電能的質量，還可以提高電力儲能系統的供電可靠度。針對電力儲能技術而言，現在能夠使用電力儲能裝置給用電人員供給不間斷高質量的供電電源，用電人員還能夠自行決定向電網回饋電能或者利用配電回路從電網獲得電能。
4結語
本文對電力儲能系統在不同電壓等級配電網中的使用進行了分析。（1）我國在以后的配電網設計中，需要對電力儲能系統給分布式電源在電網的滲透率以及需求側管理和負荷特性等多個方面帶來的影響進行著重考慮。（2）故障限流器自適應偏置電流控制系統，選取兩個神經網絡依次針對磁控開關型故障限流器達到自適應在線識別以及自適應控制功能的目的，讓它對限流器運行的參數轉變進行跟蹤記錄，達到磁控開關型故障限流器能夠更快的偏置電流控制，能夠保障短路電流限制更快更精準。
參考文獻
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[3]葉季蕾,薛金花,王偉,吳福保,楊波.儲能技術在電力系統中的應用現狀與前景[J].中國電力,2014,47(03):1-5.
[4]張雪莉,劉其輝,李建寧,李贏.儲能技術的發展及其在電力系統中的應用[J].電氣應用,2012,31(12):50-57.
[5]張祖平,劉思革,梁惠施.電力儲能技術在不同電壓等級配電網中的應用[J].供用電,2012,29(01):1-4+9.
[6]張華民.高效大規?；瘜W儲能技術研究開發現狀及展望[J].電源技術,2007(08):587-591.
作者：沙云鵬 孔玉輝 喬會杰 單位：平高集團有限公司