储能技术在电力系统中的实践探索

在全球迈向低碳化、清洁化能源发展的进程中，电力系统作为能源转换与传输的核心枢纽，正经历深刻变革。传统电力供应模式在应对新能源大规模接入、负荷峰谷差急剧扩大等问题时渐显吃力。储能技术恰似一把关键钥匙，开启电力系统高效运行的新大门。它能够打破电力供需实时平衡的刚性束缚，将电能跨时空存储与释放。从电化学储能的快速响应，到机械储能的大容量优势，不同储能形式各显神通。

一、当前电力系统储能技术体系

（一）电化学储能技术

电化学储能是目前电力领域具有发展潜力的储能方式，锂离子电池凭借高能量密度、长循环寿命、相对较低的自放电率脱颖而出。在正负极材料选用方面，目前这一技术正在不断地更新换代，例如使用高镍三元材料可以提升能量密度，优化磷酸铁锂体系的安全性与稳定性。在运转期间，工作原理在于基于锂离子在正负极之间的嵌入与脱嵌过程，从而将电能与化学能开展转换。钠硫电池凭借高理论比容量、原材料丰富等优势崭露头角。但是这一电池的工作温度需要维持在 300-350℃左右，对电池组件的耐高温性能要求严格，需要攻克热管理难题。全钒液流电池则是凭借钒离子的不同价态变化储能，具有功率和容量可以独立设计、电解液可循环等特点，但是能量密度有待提高[1]。

（二）电磁储能技术

超级电容器作为电磁储能代表，基于双电层电容或赝电容原理工作。电极材料较为多样，活性炭、碳纳米管可以提供巨大的比表面积，有助于存储电荷。这一方式具有功率密度较高、充放电循环寿命较长、充放电效率接近 100% 的优势，可以瞬间提供大功率输出。例如，在城市轨道交通制动能量回收当中表现较为出色，然而，能量密度较低限制了储能容量，研发高能量密度的电极材料与合理的电极结构是关键突破方向。超导储能利用超导体制成的线圈，在超导态下无电阻储存电磁能，快速精准地实现电能的存储与释放，对改善电网电能质量、稳定电压、增强暂态稳定性效果较好。但是超导材料需要低温冷却，运行维护成本较高，目前主要针对高温超导材料、制冷系统优化进行分析，从而降低成本门槛，拓展应用范围。

（三）储热储能技术

显热储能通过储热介质温度升高储存热量，常见介质包括水、岩石、熔盐等。水储热成本较低，比热容较大，这一技术目前广泛应用于小型供热系统。熔盐储热凭借较高熔点、高热稳定性，目前已经成为太阳能光热发电当中的关键储能环节，可以在白天储存太阳热能、夜间发电。关键技术在于提升储热介质的热导率、优化储热容器的保温性能，解决减少热量损失问题。相变储热利用物质相变过程中的潜热变化储能，相变材料例如石蜡、脂肪酸等具有相变潜热大、温度恒定的优势，进而满足建筑供暖、工业余热回收等领域对稳定热能供应的需求。但是，相变材料存在导热系数低、相变过程易泄露等问题，需要通过增加导热增强剂、微胶囊封装等技术手段改良，提升综合性能[2]。

二、储能技术在电力系统中的实践策略

（一）发电侧储能应用策略

在发电侧，储能技术是新能源并网的得力助手。对于风力发电机，由于风能的间歇性，储能系统可以在风速过高、发电过剩时储存电能，在无风期释放，确保电量平稳输出。以锂离子电池储能为例，其响应速度较快，能够快速吸纳过剩风电。通过优化电池管理系统，精准控制充放电策略，根据风速预测来调整储能状态。对于光伏发电，白天光照较强期间储能，夜间用电高峰则是供电。使用集中式液流电池储能，配合光伏发电规模，使用功率与容量可灵活设计的特性，可以保障电站输出稳定，也可以参与电网调峰。同时，结合智能逆变器技术，实现储能与发电高效协同，提升电能质量，减少弃风弃光现象，有效增强新能源发电在电力系统当中的渗透率与可靠性。

（二）输电侧储能实践路径

输电过程中，储能可优化潮流分布、缓解输电拥堵。柔性交流输电系统（FACTS）结合储能技术是关键手段。如利用超导储能，凭借其快速充放电能力，在电网出现潮流波动、短路故障冲击时，瞬间注入或吸收无功功率，稳定电压，保障输电线路安全运行。针对远距离输电的功率损耗问题，在输电线路中间节点配置一定规模的压缩空气储能。用电低谷压缩空气存储，高峰时释放发电，调节沿线电压，等效减少线路电阻造成的损耗，提升输电效率。借助先进的能量管理系统（EMS），实时监测输电线路状态，精准调度储能装置，确保输电网络的韧性与高效性，让电力传输更加顺畅[3]。

（三）配电桩储能布局要点

配电测，储能聚焦提升电能质量、应对负荷波动。在城市商业区、工业园区等负荷密集区，使用分布式的超级电容器储能。由于高功率密度，可以在毫米级响应时间内，控制电压暂降、闪变等问题，保障精密设备运行。例如电子芯片制造工厂，瞬间电压波动可以让产品次品率飙升，超级电容器则是可以快速补偿功率缺额。针对居民小区的峰谷用电特性，推广小型抽水储能或智能储热装置。夜间低谷时储电、储热，白天高峰供应，平缓负荷曲线，减轻配电变压器造成的负担与影响。结合智能电表与双向通信技术，实现用户侧与配电网的互动，让储能装置根据负荷预测灵活调度，构建具有弹性的配电网络体系。

（四）用电侧储能融合举措

用电侧，储能为用户提供节能增效途径。工业领域，企业安装储能系统用于需求侧响应。例如钢铁厂，在电价低谷期间利用储能设备储存电能，高峰时段减少从电网购电，降低用电成本。结合生产工艺优化，可以合理安排储能充放电时段，甚至可以将多余电量卖回电网获利。在家庭层面，家用储能电池搭配太阳能板渐成趋势。白天光伏发电储能，夜间供家庭照明、电器使用，实现自发自用。通过智能家居控制系统，根据家庭成员用电习惯、实时电价，自动调控储能设备，提升能源利用效率。未来，随着车网互动技术发展，电动汽车的电池作为移动储能电源，在闲置时与电网互动，进一步挖掘用电侧储能潜力。

结束语：

综上所述，储能技术在电力系统中的实践探索已经迈出坚实步伐，从发电侧、输电侧、配电侧到用电侧，全方位渗透并重塑电力生产、传输、分配和使用模式。这一技术可以驯服新能源发电的间歇性与波动性，为清洁能源的规模并网提供支持。未来，储能技术将深度融入智能电网、分布式能源系统，成为电力系统不可或缺的关键环节，推动全球能源体系走向绿色、高效、可持续化。

参考文献：

[1]张颖业.新能源电力系统中储能技术的应用[J].低碳世界,2023,13(05):73-75.

[2]邓秋根,曹建华.基于“双碳”战略的新型电力系统储能方案研究[J].电工技术,2023,(10):49-51.

[3]李根,崔启利,林庆仁,王丰良,朱建建.浅谈新能源发电侧储能技术的应用现状[J].中国设备工程,2023,(09):242-244.