新型储能技术进展及应用分析

新型储能技术进展及应用分析

王建飞

国网浙江省电力有限公司杭州市萧山区供电公司 浙江 杭州 311201

摘要：在社会不断发展和能源结构深刻变革的背景下，新能源电力系统逐渐成为引领未来能源发展方向的关键力量。在不断演变的能源格局中，储能技术愈发成为解决新能源波动性和不确定性的重要支撑。基于此，文章分析了储能技术对新能源电力系统发展的重要性，研究了储能技术的发展趋势，并重点探讨了新型储能技术应用，以期对电力工程领域建设有所帮助，同时推动储能技术进一步创新发展。

关键词：新型储能技术；应用分析

引言

能源是人类发展与社会进步的动力，为实现高质量的社会主义现代化国家，推动碳达峰碳中和，我国能源产业也将绿色低碳转型作为高质量发展的战略性任务。新能源的间歇性和波动性导致电力系统供需之间的不匹配，致使电力质量的波动和能源浪费。而储能技术的应用能够有效解决该问题，储能技术以其高效、灵活的特性成为新能源电力系统中的一项关键技术。其通过将电能转化并储存起来，在需要的时候释放，有效弥补了新能源波动性的缺陷，能够提高电力系统的可靠性和稳定性。

1储能技术对新能源电力系统发展的重要性

1.1为新能源发电大规模使用创造条件

对于现代新能源发电系统而言，其所包含的内容相对较多，其中最为关键的属风能和太阳能两种形式。与以往所使用的火力发电相比，新能源在具体使用过程中有着绿色性、清洁性以及低碳性等优势。然而一些清洁能源技术在具体运用过程中也有着较强的波动性以及间接性等问题，很难保障电网系统整体的稳定性。但是通过科学地运用储能技术可以有效预防上述问题的出现，能够进一步增强新能源并网过程中的安全性。所以，在一定程度上储能技术属于促使构建一种以新能源为主体的全新系统的重要技术手段。

1.2调峰和控制输出平稳

不管是对于风力发电而言还是对于光伏发电来讲，其都存在着较强的间歇性还有波动性等特征，所以导致这两项能源很难得到大规模的推广以及使用，但是通过科学运用储能技术就可以避免出现这项问题。充分发挥储能设备的作用对电站展开科学合理的调峰，使电能在后期始终处于安全稳定的运行状态，并且也不会对电网原本的容量造成较大的影响，进一步增强资源整体使用率。

2储能技术的发展趋势

从技术的角度来看，各类储能技术仍需对储能装置的能量密度、功率密度、设备安全性、装置寿命进行重点攻关。继续研发更高效的电池材料、开发新型的超级电容器、探索新的储能形式如热储能技术和压缩空气储能技术等。从经济的角度来看，为了促进储能技术创新，仍需制定有利于储能技术发展的政策和市场机制，可建立储能容量市场、提供财政补贴和税收激励等清晰的能源政策。储能技术的发展应从以下3个方面重点突破：（1）在智能化与自动化中引入智能化管理控制，可提高储能系统的效率、可靠性和响应速度。（2）借助网络与通信技术，实现储能系统与电力系统的无缝集成和智能化管理。（3）跨领域合作与创新，包括电力工程、材料科学、计算机学科等领域的交叉融合，通过跨领域的合作，推动储能技术的进步与应用。

3新型储能技术应用分析

储能是指利用装置或物理介质将能量储存，其目的是满足能量短缺时的需求。现阶段普遍将储能按照方式分为机械储能、热储能、电储能等。

3.1机械储能技术

1）抽水储能。抽水储能属于当前规模相对较大的一种储能方式，较为完善，但是这个储能方式在具体使用过程中需要在上下游处都设置相应的水库。当出现负荷低谷等问题时，应该重视利用有关设备开展抽水操作，同时将下游水库当中所存在的水资源及时传输到上游当中进行储存。如果在这个期间存在用电高峰，那么应该及时将各个设备设置为发电机状态，然后再利用上游水库当中的储能进行相应的发电。当前所有抽水储能方式在具体使用过程中都有了良好的作用以及效果，并且各个技术在使用期间也都存在着独特的优势，工作人员可以结合当地的具体情况进行选择。抽水储能在具体运用过程中有着面积大、成本低以及操作相对较为便捷等优势，但同时对于功率方面也有着较高的要求，具体的转化率大致为70%。因为受到水文因素还有自然资源因素的不断影响，导致其厂址的选择非常复杂，加大了工作人员的选择难度。因为抽水蓄能具体特征方面的影响，抽水蓄能对于减小事故储备方面也起到关键作用。2）压缩空气储能。压缩空气储能技术是将能量转化为压缩空气并进行储存的技术。该技术主要通过将空气压缩至高压储存，然后在需要时释放压缩空气，使其推动涡轮机或发电机，实现能量的转化。压缩空气储能技术具有储能规模灵活、运行周期长、无污染等优点。然而，该技术的储能效率较低，主要是由于压缩空气会产生热量，导致储能损失。目前，压缩空气储能技术仍在不断发展和改进，以提高其储能效率和经济性。3）飞轮储能。飞轮储能是通过将能量转化为旋转动能，将能量存储在高速旋转的轮子中。飞轮储能技术具有功率强、响应快、能量转换效率高等优点。在储能过程中，电能通过电动机将轮子加速旋转，储存能量；在能量需求增加时，电动机反转，将旋转动能转化为电能。飞轮储能技术在电力系统稳定调节、瞬态功率平衡等方面具有潜力，尤其适用于高速、瞬间储能的场景。然而，飞轮储能技术的轮子需要在高速旋转中保持平衡和稳定，对材料和工艺要求较高。

3.2热储能

储热是通过加热或冷却介质将热能存储于介质中。电能根据需要通过储热的形式存储或释放，存储时间较长。热储能主要有显式储热、潜式储热（熔融盐）。显式储热是靠加热或者冷热介质来储存或释放热量的一种储热方式。常温下水和卵石均为常用的储热材料，水的储热量是同样体积石块的3倍。潜式储热是利用材料由固态融化为液态时需要大量融解热的特性来吸收并储存热量，介质形态反复循环形成贮存释放热量的一种储热方式。储热建设规模较大，使用寿命长，但转换效率低、储能密度低、材料高温腐蚀等问题严重，目前主要应用显热储热技术。

3.3电能储能技术

电能储能技术主要有超导磁储能（ＳＭＥＳ）、超级电容器。超导磁储能系统主要由电感很大的超导蓄能线圈、制冷设备和交直流变流装置构成；此系统质量轻、损耗小、反应快、转换效率高（９５％以上）、功率密度高、能量密度低，广泛应用于系统快速调峰时段；但超导体材料成本高，承受百千伏等级电压困难，低温高压绝缘问题突出，故目前并未商业化。超级电容器响应时间快、寿命长、运行和维护成本低、输出功率和效率高，由于成本相对较高、不能用于交流储能、电解质泄露问题突出等原因，在风电系统中应用不多。对于风电场来说，压缩空气体积庞大，抽水蓄能地域受限，超导磁储能低温高压绝缘问题突出，并未商业化，电化学电池污染环境，超级电容器储能成本高，制氢转化效率低，更多用锂电池、飞轮储能等相对建设安装方便、体积小的储能。

结束语

随着储能技术的成功应用和应用场景的不断扩大，未来的储能系统将呈现广域性、多元性的特点，加强各储能装置的耦合显得迫切而必要。未来储能技术的发展应从在智能化与自动化中引入智能化管理控制，借助网络与通信技术以实现储能系统与电力系统的无缝集成和智能化管理，并在电力工程、材料科学、计算机学科等跨领域合作与创新等方面重点突破。

参考文献

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