基于新型电力系统的储能技术分析

摘要：在国家“碳达峰”、“碳中和”等重大战略指导下，我国新能源工业实现了跨越式发展。然而，新能源发电功率的波动性和随机性对电网的“暂态平衡”产生影响，大规模接入将对电网安全、稳定运行提出新的挑战。储能技术作为一种可以储存并释放电能的功能，能在一定程度上缓解新能源发电的随机性影响，提高电网的稳定性与运行性能。本文分析了新型电力系统下储能技术的分类、特点、应用现状以及发展趋势，旨在为推动能源结构转型和能源共享提供技术支持。

关键词：新型电力系统；储能技术；储能类型

中图分类号：TK02 文献标志码：A

引言

随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，新能源的开发和利用已成为各国关注的焦点。然而，新能源发电的不稳定性和间歇性给电网的稳定运行带来了挑战。储能技术作为解决这一问题的关键手段，近年来得到了广泛关注和研究。储能技术在推动我国能源结构转型和能源共享等方面发挥着至关重要的作用，是推进电力体制改革和能源新业态发展的核心基础。

1储能技术的分类与特点

储能技术在一定程度上提供了有效解决途径， 许多国家出台大量政策为储能技术的发展提供保 障。目前，各类储能技术研发投入不断增加，水平 也不断提高，部分储能技术日益完善。储能与新能 源的结合，将使新能源出力波动得到有效改善。储 能技术能够实现能量的时移，平移新能源波动，充 当电能过剩时的储能装置，以备电能不足时进行放 电。储能技术能够有效解决新能源波动性带来的 挑战，为能源系统的可持续发展提供了可行的解决 方案[1]。

1.1机械储能技术

机械储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能以及飞轮储能。其中，抽水蓄能作为目前最为成熟的大型蓄能技术，通过巧妙的水势能与电能转换机制，实现了电能的长期储存与灵活管理。该技术不仅储能容量大，释放时间长，而且技术体系完善，应用经验丰富。然而，抽水蓄能电站的建设周期较长，且对地形条件有着较为严格的限制，这在一定程度上限制了其推广范围。压缩空气储能则主要服务于峰荷期的燃气轮机发电站，通过压缩并储存空气，提高了燃料的发电效率。但同样受到地形、地质条件的制约，目前尚未实现大规模普及。飞轮储能技术，则是利用电动机驱动飞轮高速旋转，将电能转化为机械能进行存储 [2]。

1.2电化学储能技术

电化学储能技术是当前储能领域的研究热点，其中锂电池储能技术以其高能量密度、长使用寿命、良好的安全性、无记忆效应以及极低的自放电率等优势，在新型电力系统中得到了广泛应用。然而，锂电池的成本仍然较高，且回收处理过程复杂，对环境造成了一定的压力。液流电池技术凭借其高能量转换效率和低运行维护费用的特点，被视为实现高效、大规模并网发电储能与调节的理想方案。尽管该技术目前尚处于研发阶段，但其展现出的广阔发展前景已引起了业界的广泛关注。相比之下，铅酸电池技术虽然成熟可靠且成本较低，但由于铅属于重金属污染源，与绿色发展的理念相悖，因此并不被视为未来的主流发展趋势。

1.3化学储能技术

目前主要以可再生燃料电池为代表。这类储能技术虽然具有广阔的应用前景，但由于投资成本高昂、价格昂贵以及循环转换效率相对较低等限制因素，目前尚不宜作为商业化的储能系统广泛应用。未来，随着技术的不断进步和成本的逐步降低，化学储能技术有望在储能领域发挥更大的作用[3]。

1.4电磁储能技术

电磁储能技术中超导电磁储能是其中的佼佼者。它凭借超导线圈来储存磁场能量，展现出快速的响应速度、高效率、高比容量/比功率、长寿命以及环保无污染等诸多突出优点。尽管如此，超导电磁储能系统的成本依然偏高，这在一定程度上对其应用领域的拓展构成了制约。在输配电领域，微型与中型超导电磁储能系统在经济层面更具吸引力，因此，它们有望成为电磁储能技术未来发展的主要趋势。

2储能技术在新型电力系统中应用

随着全球能源需求的持续上升以及环境污染问题的日益严重，新能源与储能技术日益成为确保能源安全及缓解气候变化影响的关键手段。风能、太阳能等新能源具备可再生与清洁的特性，然而，它们受天气状况及地理位置的制约，展现出不稳定性和间歇性，这给电力系统的规划及运行带来了诸多挑战。储能技术的运用，能够高效地调节新能源的波动，进而提升电力系统的灵活度与可靠性。

2.1电力调频调压

储能技术，以其独特的快速响应和精确控制能力，在电力调频调压领域发挥着至关重要的作用。面对短时电力供需不平衡的挑战，储能系统能够迅速介入，有效平衡电力供需，确保电网频率和电压的稳定。特别是在钢厂等工业领域，这些场所的电力需求往往呈现短周期、大负荷的波动特性，储能系统凭借其出色的响应速度，能够精准满足电网一次调频和调压的需求，从而保障电力供应的持续性和可靠性 [4]。

2.2新能源发电侧储能

在新能源发电领域，储能系统同样扮演着不可或缺的角色。由于新能源发电具有间歇性和不稳定性的特点，给电网的稳定运行带来了挑战。而储能系统的引入，则能够有效平衡新能源发电的电力输出，提高电网的稳定性和可靠性。此外，在电网突发停电的情况下，储能系统能够迅速切换至离网供电模式，为关键负载提供持续的电力供应，确保重要设施的正常运行。这一特性增强了电力系统的应急响应能力 [5]。

2.3分布式发电系统

在分布式发电系统中，储能装置的应用同样占据着举足轻重的地位。特别是在风力发电等应用场景中，由于风力资源的间歇性和不稳定性，发电机输出的电压与频率往往呈现出较大的波动性。而储能系统的加入，则能够显著提升发电机输出的电压与频率质量，进而增强分布式发电机组与电网并网运行的稳定性和可靠性。这一特性不仅有助于提升电力系统的整体效能，还能有效降低分布式发电对电网造成的冲击，推动电力系统的均衡稳健发展。

2.4电动汽车

随着电动汽车产业的迅速崛起，电动汽车作为新型电力系统的灵活负载和潜在的储能资源，其储能特性正日益受到业界的广泛关注。通过科学合理地安排电动汽车的充电时间，不仅可以实现低谷充电、高峰放电，从而协助电网进行调峰，还能有效降低电网的负荷波动，提升电力系统的稳定性和经济性。此外，电动汽车作为分布式储能资源，还能够为局部电网提供必要的电力支持，进一步增强电网的灵活性和韧性。随着储能技术的持续进步和电动汽车产业的不断发展，电动汽车作为储能资源的应用前景将更加宽广，有望为新型电力系统的建设和优化注入新的活力和可能[6]。

结束语

在传统化石能源日渐枯竭且生态环境持续恶化的双重挑战下，构建以新能源为主体的现代能源体系已成为大势所趋。作为破解新能源发展难题的关键一环，储能将在未来的能源转型中扮演至关重要的角色。可以预见的是，未来全球的储能市场将迎来蓬勃发展的态势，而传统的储能发展模式也将迎来深刻的变革。随着储能技术的不断精进和成本的逐步降低，储能技术必将在新型电力系统中发挥愈发重要的作用。

参考文献

[1] 张斌 . 混合储能技术在电力系统中的应用与研究[D]. 哈尔滨 ： 哈尔滨工程大学，2018.

[2] 杜芳 . 储能技术在新能源电力系统中的应用分析 [J].中国高新科技，2020（20）：17-18.

[3] 何归弟，王强 . 新能源电力系统中的储能技术分析[J]. 科学咨询（科技·管理），2022（3）：35-37.

[4] 刘波 . 新能源电力系统中的储能技术探讨 [J]. 现代工业经济和信息化，2020，10（5）：51-52.

[5] 张恒 ， 张宇， 等 . 储能技术在电力系统中的应用 [J].城市建设理论研究 （ 电子版 ），2024（12）：7-9.

[6] 兰兵权 ， 王强 ， 等 . 储能技术在新能源电力系统中的应用探究 [J].电子元器件与信息技术 ，2024， 8（04）：172-174.