储能技术在坚强智能电网建设中的作用华光辉赫卫国赵大伟.DOCVIP

储能技术在坚强智能电网建设中的作用 华光辉，赫卫国，赵大伟，张新龙，汪春 （国网电力科学研究院，南京 210003） 摘 要：结合我国实际情况，阐述了储能技术在坚强智能电网中的作用、储能技术原理、常用的储能技术及发展状况，指出了我国储能产业的发展前景，并提出了促进大容量储能产业发展的政策建议20世纪人类最伟大的成就之一，它带来了人类历史上的第二次工业革命，给世界带来了翻天覆地的变化。电能的应用已逐步深入到国民经济、工农业生产、人民生活的各个方面，成为人类社会赖以生存的物质基础，电力工业也成为国家最重要的基础产业之一[1]。 电力生产过程是连续进行的，发-输-变-配-用电必须时刻保持平衡，要求生产与消费同时完成，瞬间的不平衡就有可能导致安全稳定问题。然而电网中用户对电力的需求在白天和黑夜、不同的季节之间存在较大的差别，这使得电力系统必须留有很大的备用容量，系统设备运行效率低。应用储能技术可以达到削峰填谷、提高系统可靠性和稳定性、减少系统备用需求及停电损失的作用。另外，随着新能源发电规模的日益扩大和分布式发电技术的不断发展，电力储能系统的重要性也日益凸显[2]。 储能技术的应用是在传统电力系统生产模式基础上增加一个“存储”电能的环节，使得原来几乎完全“刚性”的系统变得“柔性”起来，电网运行的安全性、可靠性、经济性、灵活性也会因此得到大幅度的提高。因此有人将储能技术誉为电力生产过程中的“第六环节”，电力储能技术的应用前景非常广阔。 1 储能技术在坚强智能电网中的作用 储能技术是构建坚强智能电网的重要环节。我国当前电网运营面临着最高用电负荷持续增加、间歇式可再生能源接入比例不断扩大、调峰手段有限等诸多挑战；而优质、自愈、安全、清洁、经济、互动是我国智能电网的设定目标，储能技术尤其大规模储能技术具备的诸多特性得以在发电、输电、配电、用电四大环节得到广泛应用，可以说储能环节是构建智能电网及实现目标不可或缺的关键环节。 1.1储能技术在电力系统稳定中的作用 储能技术的应用可以改变传统电力系统稳定控制的思维方式，帮助人们从一个新的角度认识电力系统的稳定性问题。并寻求一种可能会彻底解决电力系统稳定性的方法。 传统的PSS通过发电机附加励磁控制可以有效地抑制系统发生的局部振荡，但是对于大型复杂互联电力系统中出现的区域间多模式低频振荡问题，最有效控制点可能位于远离发电机组的某条输电线路上，而PSS必须通过发电机组的励磁控制才能起作用，远离系统的最有效控制部位，常常难以达到满意的控制效果。 储能技术的应用可以为这个问题的解决提供一条非常简捷有效的途径。在传统的电力系统中，任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡，而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快，就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡，这是一种主动致稳电力系统的思想。由于这种电力系统稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用，因此，可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。同时，由于这种控制装置所产生的控制量可直接作用于导致系统振荡的源头，对不平衡功率进行“精确”的补偿，可以较少甚至不考虑系统运行状态变化对控制器控制效果的影响，因此装置的参数整定非常容易，控制器对于系统运行状态变化的鲁棒性也非常好[3-4]。 1.2储能技术在新能源发电中的作用 化石能源的使用还会带来严重环境污染，并使气候异常。能源供应不足已成为全球经济发展的瓶颈。同时，使用化石能源造成的环境污染问题已受到全球的高度重视，积极开发替代新能源和储能技术，减少人类对化石资源的依赖，已成为业界和科技界研究的热门课题。在可再生能源中，特别引起业界关注的是风能和太阳能。一是来源丰富，取之不尽、用之不竭，二是它们在利用过程中无环境污染或污染很小。但是它们也存在共同的缺陷，即间歇性、不稳定性和不可控性，为保证供电的均衡和连续，储能成为风光发电系统的关键配套部件[5]。因此，在利用太阳能和风能的同时，必须重视储能技术的开发。近年来，特别是在《可再生能源法》出台之后，我国风电和太阳能光伏产业发展速度惊人，业内专家表示，中国大规模发展新能源仍存在技术瓶颈，主要是因为风电、太阳能发电的接入技术、发电的间歇性问题需要成熟的储能技术加以解决。 能源局《我国风电发展情况调研报告》指出，随着风电装机容量迅速增加，风电并网对电能质量和电力系统运行安全的影响已初步显现，目前部分地区规模并网的风电机组已经对电网系统电压、频率和稳定性等产生了影响。因此，新能源装机容量提升的同时，必须同步提升储能容量，有效地改善其电能输出质量。 1.3储能技术在分布式发电中的作用 当今社会对能源和电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，传统的大电网供电方式由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。在大型互联电力系统中，局部事故易扩散，而且集中式大电网不能灵活跟踪电