| 0 引言 伴随着世界经济的飞速发展与能源消耗的巨幅攀升，能源 供应紧张问题已经成为一个全球广泛关注的话题之一，单纯的 专业化能源供应商仅凭其缓慢的扩大再生产的发展规模与发展 前景已经远远无法满足经济的增长对能源的持续的需求，应此， 智能微网技术也就应运而生了。智能微网的出现给电力系统带 来了巨大的发展机遇，其灵活的接入方式以及即时的处理模型 为电力的良性循环与可持续发展带来了澎湃的动力源泉，但是， 智能微网所产生的电力能源有时无法及时接入电网，这就需要 将其储存于产生能源侧待可以接入电网时再将其做为电网的补 充或用于产生能源侧的自用能源。由此可见储能技术已经成为 我国电力系统智能微网发展过程中的一个极其重要的问题，对 这一问题的解决将关乎智能微网的科学发展与可持续发展。 1 智能微网中储能技术问题的提出 科技的发展使大量的电子产品充斥人们的生活，各种电子 设备随处可见，甚至触手可及。这些电子设备为人们的生产、生 活等方方面面带来了巨大的便利，却也为早已不堪重负的电力 系统带来了日益沉重的负担，这些不断激增的能源需求已经成 为电力系统的无法承受之重。 煤炭、石油、天然气等燃烧的发电方式虽然能够为人类提供 大量的、稳定的、高效率的能源供应，然而，这些能源供应无一例 外的需要自然资源的强而有力的支撑，随着自然资源的枯竭与 环境资源的严重的被破坏，单纯的依赖于过渡消耗自然资源的 以不可再生资源换取能源的方式不仅无法继续维持未来人类对 能源的需求，甚至还将为人类带来毁灭性的灾难后果。因此，更 多地寻找可再生能源与可回收再利用能源已经成为人类生存发 展的当务之急。 水力资源、太阳能、风能、潮汐能以及人类自身的日常行动 所产生的能源等都是可再生能源，人类的生生不息的繁衍也是 一种可再生的方式，人类自身的日常行动所产生的大量的能源 由于未能进行恰当地采集而被白白浪费，此外，发展潜力极为巨 大的水力资源、太阳能、风能、潮汐能等可再生能源中的绝大部 分也都被人类白白浪费了，这些能源如果能被充分采集并加以 合理的利用，其能量将比全世界的所有以化石燃料为能源而产 生的电能高出何止千万倍。因此，大力发展可再生能源的采集与 合理利用是人类未来可持续发展的必由之路。但是，由于目前的 储能技术的研究尚处于初级阶段，因此，在发展可再生能源的过 程中的一个巨大的障碍就是解决储能技术问题。 2 智能微网中储能技术的应用 我国许多地区连日不散的灰霾雾霭不仅仅是大自然对于人 类加诸于环境破坏的直接反映，而且更是大自然给人类的终极 警告：燃烧化石燃料的后果就是，最后的一块化石燃料的耗尽 之日即是人类的最终毁灭之时。就目前而言，迫在眉睫的问题是 如何进行分布式、可再生式能源的发展研究。在分布式、可再生 能源的研究与发展过程中，储能技术是举足轻重的关键性的问 题。 电量无论是转换成机械能、化学能、电场能还是磁能，抑或 是转换成其他任何形式存在，都必须存在着一个有效存储与能 量功率的变换，因此，能量转换技术是储能技术的核心。储能技 术中的关键问题就是如何实现储能的双向性、即时性、长期稳定 性以及可扩容性等一系列技术问题。在储能的所有关键问题中， 备受电能消耗者、销售者关注的问题就是如何实现储能的双向 性，即既可以将分布式的消耗者方面所产生的多余的电能进行 储存，又可以将来自电力供应者的电能进行储存而不是即时消 费。当消耗者方面的电能多到已经超出或在可预见的将来已经 超出其储存能力时，可以自动将其所产生出来的多余的电能即 时传输给电力供应者，而当消耗者方面需要额外的电能时还可 以通过电力线路将电能源源不断地引入储能装置之中。这种可 以双向储存的储能技术将为分布式智能微网带来极大的便利条 件。 纵观目前经济技术条件下的储能关键问题的解决之道，不 外乎物理储能方式、化学储能方式以及电磁储能方式等。物理 储能方式是三种储能方式中最为成熟且应用较广的储能方式； 化学储能方式中的蓄电池方式也是较为成熟且应用较广的储能 技术；超导电磁储能目前虽然已经发展成熟且应用前景广阔， 但是，其昂贵的价格与后期高昂的维护费用令人望而生畏。三 种储能方式均较好地解决了储能技术中的关键问题，但是三种 储能技术又各有优劣。以抽水储能技术与飞轮储能技术为代表 的物理储能技术虽然达不到化学储能的几乎高达百分之百的能 量转换效率，但是其易于实现、无污染、寿命长与较低的维护成 本使得抽水储能技术与飞轮储能技术成为物理储能技术的应用 典范。以NaS 为代表的钠硫电池的化学储能技术问题的解决早 在20 世纪60 年代即已经在西方发达国家兴起，但是直到21 世 纪初叶才实现了储能技术的商品化。NaS 电池的阳极为钠，阴 极为硫，隔膜与电解质用层状结构的氧化钠铝复合氧化物—— Beta 氧化铝充当，NaS 电池具有良好的无自放电百分百放电 效率，完全可以满足大中型电力系统的应用所需。我国在钠硫电 池储能技术研究中起步较晚，直到21 世纪初才开始进行相关研 究，近年来已经形成了量产包括NaS 电池在内的储能设备的能 力，但是，鉴于储能设备的高昂的价格与使用条件的限制等，全 世界目前仍然在寻找更佳的储能技术以及储能产业化模式。以 超导电磁储能技术在超导体线圈的支撑下对于磁场能量加以储 存，这种方式是三种储能方式中最为理想的方式，因为其不仅响 应速度快，而且其较换效率极高，同时，其比容量与比功率均最 大。因此，其可以满足包括电网电压支撑、功率补偿以及频率调 节等在内的各种电力系统应用需求，是不可多得的优秀储能方 式，然而，其致命的弱点就是其应用条件的限制性与其应用、维 护价格的高昂性。 综上所述，三种类型的储能技术都解决了储能技术中的关 键问题，在各种储能技术中，我们看到技术最为成熟的是以抽水 蓄能与电池蓄能为代表的物理储能与化学储能方式，其中的抽 水蓄能不仅技术最为成熟而且蓄能量巨大。 3 智能微网储能技术的发展前景 能量转换技术将分布式的能量储存起来，在需要的时候快 速形成能量释放，不仅为智能微网提供了最佳的支撑，也为电力 系统提供了十分必要的补充。基于能量转换技术支持的储能技 术为智能微网提供了强劲的支撑，为智能微网迅速成为坚强电 网以及智能微网未来的长足发展打下了坚实的基础，同时也为 智能微网在技术方面提供了完美的解决方案。智能微网基于分 布式的电力能源的再生利用，为电力能源提供了由智能化楼宇、 智能交通、可再生能源发电等领域内的分布式能源接入应用。而 智能微网的储能技术的完美解决方案则为整个智能微网的快速 发展奠定了基础。 不可否认的是，储能技术是智能微网中不可或缺的关键环 节，进行储能技术的研究与应用不仅提高了智能微网本身的价 值，而且也为电力系统增加了整体电网系统的可靠性、稳定性等 创造了新时期、新技术之下的前提条件。储能技术为智能微网的 应用开辟了更为广阔的发展前景，不仅智能楼宇等可以分布式 应用大规模可再生能源采集的系统可以建成内部太阳能等智能 微网，而且整个交通系统内部也可以建成以交通主要线路为主 体的交通能源采集智能微网。随着储能技术的成熟与其应用成 本的不断下降，更为先进的储能技术将应用于越来越多的智能 微网领域。在储能技术的依托与支撑之下，智能微网将形成涵盖 全国惠及万民的新经济增长方式，在智能微网与电网的互动过 程中，一个更加稳定、可靠的互动电力经济时代正在来临。 4 结语 储能技术的应用, 将很好地提高电力系统的可靠性, 提高 电能质量, 缓解了电量供需不平衡的状况。不同储能形式有各 自的特点、优势和适用环境, 应用时需综合考虑经济性和技术 性。随着储能技术向大容量, 低成本发展, 技术的日益成熟, 储能技术必将在未来电网中得到广泛应用, 对现代化的电能生 产、输送、分配和利用产生深远的影响；但是, 储能技术的规模 化应用, 势必为电力系统引入可控负荷容量在数值上足以影响 电网安全运行, 需要深入研究其能量管理及运行控制模式, 使 之有利于电网安全稳定运行。 |
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