储能在源网荷储中的应用

储能在源网荷储中的应用

丁明军1 刘镇1 徐凯 1 陈正建2纪虎军2李世友2

1深圳妈湾电力有限公司 广东深圳5180002深能智慧能源科技有限公司广东深圳518031

摘要：随着社会发展和技术进步，储能技术已经成为现代电力系统不可或缺的部分。储能技术不仅可以支持可再生能源的并网、提高电网稳定性，还能确保电力系统的可靠性、灵活性和经济性。本文首先介绍了传统与先进的储能技术，并比较了它们的优点、缺点及应用领域。接着，我们详细探讨了储能在源网荷储系统中的关键作用，包括电网稳定化、调峰填谷、支持可再生能源并网以及促进电力市场的经济性和效率。

关键词：储能；源网荷储；应用

1 引言

随着全球对碳排放的关注以及可再生能源技术的迅速发展，如何有效地整合这些分布式能源资源进入电力系统成为了一个迫切的问题。储能，作为连接源、网、荷的桥梁，已经被认为是解决这一问题的关键。储能技术的多样性和可应用性使其在现代电力系统中扮演着越来越重要的角色。本文旨在对储能技术进行深入探讨，并着重于其在源网荷储系统中的应用。

2 储能技术及其种类

2.1 传统的储能技术

传统的储能技术如抽水蓄能和飞轮储能历史悠久，已在多个国家和地区得到广泛应用。抽水蓄能，作为目前全球最成熟的大规模储能技术，其基本原理是在电量需求低的时段使用过剩的电能为水泵提供动力，将低处的水抽取到高处的蓄水池，而在需求高峰时，释放蓄水池中的水，通过水轮机产生电能，从而实现电能的存储与释放。这种方法有效地利用了重力势能，实现了电能与势能之间的转换，既经济又高效。另一方面，飞轮储能的工作原理是将电能转化为机械能，存储在一个高速旋转的飞轮上。当系统需要电能时，飞轮的旋转能再次转化为电能。由于飞轮系统的响应速度快，它经常被用作短时调峰和应急供电。这两种技术虽然被认为是“传统”，但它们在很多方面仍然具有不可替代的优势，尤其是在大规模电能存储和短时间高强度释放的应用中。[1]

2.2 先进的储能技术

先进的储能技术如锂电池、超级电容器和流电池在近年来受到了广泛关注。锂电池技术在电动汽车和移动电子产品中的应用已经非常普及，这也推动了其在电力储存领域的研究和应用。锂电池具有高的能量密度、长的使用寿命和较小的自放电率，使其成为小到中等规模的分布式储能系统的理想选择。与此同时，超级电容器因其快速充放电能力而被高度评价。它们虽然与传统电容器相似，但由于其特殊的内部结构，它们具有更高的能量存储能力。因此，超级电容器常用于对瞬时大电流的需求，如启动或应急响应。另外，流电池是一种特殊类型的可充电电池，其中两种液态化学物质在电池的两侧进行反应，从而实现充电和放电。由于其组件可独立扩展，流电池特别适合大规模长时间的储能应用，且其深循环特性也使其具有很高的使用寿命。

2.3 储能技术的比较

从储能技术的比较中可以看出，每种技术都有其独特的优点和缺点，以及适用的应用领域。例如，抽水蓄能虽然需要大量的初始投资和适当的地理位置，但它为大规模长时间的储能提供了稳定和可靠的解决方案。飞轮储能在短时调峰和稳定电网频率方面具有出色的性能，但其储能时长相对较短。锂电池和超级电容器在小到中规模的应用中展现出卓越的性能，但它们的成本和寿命是需要考虑的因素。而流电池虽然复杂且初次投资较高，但其长时间深循环储能能力使其在某些应用中具有竞争优势。因此，选择合适的储能技术需要根据具体应用的需求和限制来进行。

3 储能在源网荷储系统中的作用

3.1 支持可再生能源的并网

储能技术在支持可再生能源并网中的作用显得尤为重要，尤其在风能和太阳能等不稳定、不可预测的能源形式中。随着全球对可再生能源的越来越大的依赖，如何将这些能源有效地并入电网成为了电力系统面临的主要挑战之一。风能和太阳能的产量会受到天气、季节和其他环境因素的影响，这就导致了电力供应的不稳定性。在没有足够的储能设备的情况下，当风能和太阳能产量过高时，可能会导致电网过载；当其产量过低时，可能需要启动传统的化石燃料电站来填补供电空缺。而储能技术的引入则为这些挑战提供了解决方案。通过有效地储存过剩的可再生能源，在需求高峰或可再生能源产量不足时释放，可以大大增加电网的稳定性和可靠性，同时减少对传统能源的依赖。

3.2 电网稳定化和调峰填谷

电网稳定化和调峰填谷是储能技术在现代电力系统中的两个主要应用。电网的稳定性是维持现代社会正常运转的关键。在传统的电力系统中，电厂需要持续监测电网的需求，并相应地调整其产量。然而，随着电力需求的日益增长和可再生能源的广泛采用，实现这一目标变得越来越困难。在这样的背景下，储能设备成为了调整电网需求和电厂产量之间平衡的关键工具。它们可以迅速响应电网的需求变化，提供或消耗电能，从而保持电网的稳定运行。此外，调峰填谷是另一个电力系统中的重要任务。由于电力的需求在一天中会有很大的波动，因此需要有一种机制来应对这些波动。储能设备可以在需求低谷时储存电能，然后在需求高峰时释放，从而实现电力供应与需求之间的平衡。

[2]

3.3 保证电力系统的可靠性和灵活性

电力系统的可靠性和灵活性是决定其长期成功的两个关键因素。没有可靠的电力供应，现代社会的许多基础设施和服务都将受到影响，从而导致经济损失和社会不安。储能技术提供了一种增强电力系统可靠性的方法，因为它们可以在电厂或电网发生故障时迅速提供电能。此外，随着电力市场的发展，电力系统需要更加灵活地应对各种需求和挑战。传统的电厂通常需要数小时甚至数天的时间来调整其产量，而储能设备则可以在几秒钟内响应。这使得电力系统可以更加迅速和灵活地应对突发事件，如电力需求的突然增加或可再生能源的突然减少。通过提供这种灵活性，储能技术确保了电力系统的高效和经济运行。

3.4 促进电力市场的经济性和效率

在当代电力市场的环境中，经济性和效率是两个至关重要的因素，而储能技术在这方面发挥着日益突出的作用。首先，储能技术能够为电力供应商提供更多的机会来买卖电能。在传统的电力市场中，供应商必须确保其产能与电网的实时需求匹配。但随着储能技术的引入，供应商现在可以在电力需求低的时段购买廉价电能并储存起来，然后在高需求时段将其卖出，从而获得更高的价格。这不仅为供应商提供了更大的利润空间，也促进了市场的竞争性，从而带动整体价格的下降。此外，储能技术也提供了一个有效的机制来应对电力市场中的供需波动。传统上，供应商在面对突发事件或突然的需求增加时，往往需要启动备用电厂或购买昂贵的应急电源，这会导致成本的增加和效率的降低。但有了储能设备，供应商可以迅速调用存储的电能来满足这些需求，从而避免了这些额外的成本。这不仅增加了系统的经济效益，而且通过减少对传统化石燃料的依赖，还有助于减少碳排放和环境污染。最后，储能技术对于维护电力市场的稳定性也起到了关键作用。在一个高度竞争和复杂的市场环境中，任何小的不稳定因素都可能导致大的价格波动或供应中断。储能设备作为一个缓冲器，可以迅速调整其充放电状态以应对这些波动，从而确保市场的平稳运行。总的来说，储能技术为电力市场带来了前所未有的经济性和效率，这对于确保可再生能源的广泛采纳和实现低碳未来具有至关重要的意义。

4 结语

总的来说，储能技术在现代电力系统中具有至关重要的作用。无论是传统的抽水蓄能技术，还是先进的锂电池和超级电容器，都为电力系统的稳定、可靠和经济性提供了有力的支持。通过正确地利用储能技术，我们不仅可以实现更加绿色、清洁的电力供应，还可以提高电力市场的经济性和效率。随着技术的不断进步和电力市场的日益成熟，我们有理由相信，储能技术会在未来的电力系统中发挥更大的作用。

参考文献

[1]周鑫,任景,张小东.遗传算法下的源网荷储协调优化数学建模与分析[J].微型电脑应用,2023,39(10):141-144.

[2]江义火,符克议.源网荷储一体化多元协调控制系统设计[J].科学技术创新,2023(23):1-4.