中國儲能網(wǎng)訊：能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為威脅人類生存的全球化問題，發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。近年來，中國不斷加快新能源開發(fā)的步伐，新能源發(fā)電作為其中之一得到快速發(fā)展，成為未來電力發(fā)展的主要領(lǐng)域。
新能源發(fā)電主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電等方面。尤其是太陽能發(fā)電，也稱光伏發(fā)電更是得到國家的大力支持和推廣。相較于傳統(tǒng)能源，如煤、石油等化化石能源，太陽能、風(fēng)力等新能源具有可再生性，也就是說在合理利用的情況下將最大程度的滿足人類可持續(xù)發(fā)展的需要。同時，這些新能源在發(fā)電方面更是具有污染少、儲量大的特點(diǎn)，對現(xiàn)在令世界各國都頭疼的發(fā)電污染和資源匱乏等問題具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在我國面對各地嚴(yán)重的霧霾問題，太陽能等新能源發(fā)電被很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是解決傳統(tǒng)能源發(fā)電污染的重要出路之一。并希望能過逐步加大對新能源的開發(fā)利用來取代傳統(tǒng)能源在發(fā)電中的主力地位。
然而在新能源發(fā)電初步嶄露頭角的同時，其中存在的一些問題也亟等解決。如新能發(fā)電的規(guī)劃布局問題、行業(yè)規(guī)范問題、投資力度問題以及電力供應(yīng)穩(wěn)定性問題等等。其中新能源發(fā)電的電力可靠性問題是本文探討的重點(diǎn)。
大家都知道，太陽能、風(fēng)能、潮汐等受到氣候條件的影響很大，在條件不足的情況下出現(xiàn)發(fā)電中斷的現(xiàn)象，使發(fā)電出現(xiàn)間歇性。不僅如此，新能源還存在著資源與負(fù)荷分布不均的問題，面對電網(wǎng)的全國性聯(lián)動發(fā)展，未來電網(wǎng)中將會出現(xiàn)許多大型的集中式并網(wǎng)的新能源發(fā)電場或發(fā)電區(qū)，可再生能源發(fā)電間歇性和難以短時預(yù)測的問題將會被放大，給智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來一系列的挑戰(zhàn)。這時，大型儲能電站成為解決這一問題的有效途徑之一。
當(dāng)然，由于不同的分布式能源發(fā)電都有各自的特點(diǎn)，因此在儲能技術(shù)的應(yīng)用上也各有不同，在建設(shè)儲能電站時要注意區(qū)分應(yīng)用。找出其與分布式發(fā)電系統(tǒng)的最佳結(jié)合方式，提高分布式并網(wǎng)后智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性。下面對經(jīng)常用到的六種儲能技術(shù)進(jìn)行分析：
抽水蓄能：既然是抽水蓄能電站當(dāng)然要建在上、下游有水庫的地方，在負(fù)荷低谷時將下游的水抽到上游水庫保存；當(dāng)負(fù)荷高峰時抽水儲能設(shè)備進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)，利用儲存在上游水庫的水發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的協(xié)調(diào)。抽水蓄能電站可以按照任意容量建造，儲能的釋放時長也就分為幾小時到幾天的不等，通常效率在70%—85%之間。抽水儲能在電力系統(tǒng)中是被應(yīng)用最廣泛的一種，主要用在能量管理、頻率控制以及提供系統(tǒng)的備用容量方面。適合用于新能源發(fā)電中的潮汐發(fā)電的間歇性帶來的電能不穩(wěn)定問題。當(dāng)然，抽水蓄能電站有一個重要制約因素——建設(shè)工期長，工程投資較大。
蓄電池儲能：鉛酸電池是最古老、也是最成熟的蓄電池技術(shù)。它是一種低成本的通用儲能技術(shù)，可用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)和UPS等。然而，由于這種蓄電池壽命較短，因此限制了其在能量管理領(lǐng)域中的應(yīng)用。近年來各中新型的蓄電池被不斷開發(fā)出來，并在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。其中NaS電池具有較高的儲能效率(約89%)，同時還具有輸出脈沖功率的能力，輸出的脈沖功率可在30s內(nèi)達(dá)到連續(xù)額定功率值的六倍，這一特性使NaS電池可以同時用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)和負(fù)荷的削峰填谷調(diào)節(jié)兩種目的，從而提高整體設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。目前，這種儲能技術(shù)在日本已有30多處示范工程。而鋰離子電池雖然擁有儲能密度高的優(yōu)勢，但成本費(fèi)用居高不下。所有蓄電池中，Metal-air電池結(jié)構(gòu)最為緊湊，成本也是最低的，對環(huán)境也沒有危害，它最大的缺點(diǎn)就是充電難且效率低。因此，蓄電池儲能雖然供電穩(wěn)定性高，在電能管理方面非常的適合，但技術(shù)上仍有待提高。
飛輪儲能：現(xiàn)代飛輪儲能系統(tǒng)通常由一個圓柱形旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊和通過磁懸浮軸承組成的支撐機(jī)構(gòu)組成。為了保證足夠高的儲能效率，飛輪系統(tǒng)最好運(yùn)行于真空度較高的環(huán)境中，以減少風(fēng)阻損耗。飛輪與電動機(jī)或者發(fā)電機(jī)相連，通過某種形式的電力電子裝置，可進(jìn)行飛輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儲能裝置與電網(wǎng)之間的功率交換。飛輪儲能一個非常大優(yōu)點(diǎn)就是幾乎不需要運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備壽命長(20年或者數(shù)萬次深度充放能量過程)且對環(huán)境沒有不良的影響。目前已有2kW/6kW?h的飛輪儲能系統(tǒng)用于通信設(shè)備供電。飛輪儲能能夠循環(huán)使用負(fù)荷跟蹤性能，因此，在時間容量介于短時間儲能和長時間儲能之間的場合非常適用
超導(dǎo)磁儲能：在20世紀(jì)70年代，超導(dǎo)磁儲能（簡寫：SMES）開始作為一種儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)。由于具有快速電磁響應(yīng)特性和很高的儲能效率(充/放電效率超過95%)，SMES很快得到了電力工業(yè)和軍方的注意。SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：負(fù)荷均衡、動態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率調(diào)整、輸電能力提高以及電能質(zhì)量改善等方面。包含液氮或者液氦容器將超導(dǎo)線圈置于低溫環(huán)境中形成SMES單元。其與交流電力系統(tǒng)相連接，并且可以根據(jù)電力系統(tǒng)的需要對儲能線圈進(jìn)行充放電。不過，與其它的儲能技術(shù)相比，SMES非常的昂貴。當(dāng)然如果能將SMES線圈與現(xiàn)有的柔性交流輸電裝置(FACTS)相結(jié)合可以降低變流單元的費(fèi)用，而這部分費(fèi)用一般在整個SMES成本中占最大份額。目前，在世界范圍內(nèi)有許多SMES工程正在進(jìn)行或者處于研制階段。
超級電容器：電容是電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的設(shè)備，而超級電容器比常規(guī)電容器具有更高的介電常數(shù)、更大的表面積、更高的耐壓力。其中，陶瓷超級電容器具有相當(dāng)高的耐壓水平(大約1kV)和絕緣強(qiáng)度，這使其成為未來儲能應(yīng)用的很好候選方案。通常超級電容器用于高峰值功率、低容量的場合。與其它一些儲能裝置相比，超級電容器安裝簡單、體積小，可以在熱、冷等各種環(huán)境下運(yùn)行。由于其能在充滿電的浮充狀態(tài)下正常工作十年以上，因此超級電容器可以在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平。
壓縮空氣儲能：不同于電池儲能的簡單系統(tǒng)，壓縮空氣儲能是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，同樣的電力輸出，它所用的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少40%。常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電時大約需要消耗輸入燃料的2/3進(jìn)行空氣的壓縮，而壓縮空氣儲能系統(tǒng)則可利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時的廉價電能預(yù)先壓縮空氣，然后根據(jù)需要釋放儲存的能量加上一些燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣的儲存也非常簡單，在適合的地下礦井或溶巖下的洞穴即可，建造一般要1年半到兩年的時間。
各種儲能技術(shù)的各有自己不同的特點(diǎn)，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用也各有不同。飛輪儲能、超導(dǎo)電磁儲能和超級電容器儲能適合于需要提供短時較大的脈沖功率場合，如應(yīng)對電壓暫降和瞬時停電、提高用戶的用電質(zhì)量，抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等；而抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學(xué)電池儲能適合于系統(tǒng)調(diào)峰、大型應(yīng)急電源、可再生能源并入等大規(guī)模、大容量的應(yīng)用場合。儲能技術(shù)正逐漸成為構(gòu)建智能、高效、可靠綠色電力系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“堅強(qiáng)”智能電網(wǎng)。
當(dāng)然，儲能技術(shù)發(fā)展離不開政策的支持，如果能同步將儲能電站的發(fā)展納入新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃當(dāng)中，針對目前已有的新能源儲輸示范項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題深入研究，并找出對策，將為更大規(guī)模和范圍內(nèi)的電力儲能發(fā)展提供有力的支持。讓儲能技術(shù)為堅強(qiáng)智能電網(wǎng)保駕護(hù)航。
