中國儲能網(wǎng)訊：智能電網(wǎng)的發(fā)展是未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢，其特征是自愈、兼容、交互、協(xié)調(diào)、高效、優(yōu)質(zhì)、集成，各國根據(jù)各國的國情和需求對智能電網(wǎng)有著不同的定義和側(cè)重點，目前我國處于經(jīng)濟高速發(fā)展階段，對電能質(zhì)量的要求越來越高，國家大力推廣貫徹節(jié)能減排，電網(wǎng)引入儲能技術(shù)可以提高電網(wǎng)的可靠性與供電質(zhì)量，通過平滑負荷使電力設(shè)備得到更好的利用，降低線路損耗。
1.現(xiàn)代配電網(wǎng)存在的問題
安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、可靠是對電力系統(tǒng)的基本要求，同時也是未來電網(wǎng)中的發(fā)展目標。隨著全球經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的運行和需求正在發(fā)生巨大的變化，主要問題有：
(1)電力負荷峰谷差增大，系統(tǒng)裝機容量難以滿足峰值負荷的需求，導(dǎo)致電網(wǎng)在負荷高峰時拉閘限電，而低谷時，要停掉很多機組，機組頻繁啟停不僅增加能耗，而且影響機組壽命，使電力設(shè)備平均利用時間下降、發(fā)電效率下降、經(jīng)濟效益降低。
(2)大量非線性負載，對供電系統(tǒng)造成很大的諧波污染，復(fù)雜大電網(wǎng)受到擾動后的安全穩(wěn)定性問題日益突出。
(3)各種新的用電設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中得到廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)中敏感負荷不斷的增加，用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高。
(4)必須考慮環(huán)境保護和政府政策因素對電力系統(tǒng)發(fā)展的影響[1]。為了提高配電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量，柔性配電技術(shù)的研究逐漸深入，電能存儲技術(shù)在近年來得到了迅速的發(fā)展。儲能技術(shù)把發(fā)電與用電從時間和空間上分隔開來，發(fā)電不再是即時傳輸，用電和發(fā)電也不再實時平衡，將影響傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃、運行和控制。
2.儲能技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)中引入儲能設(shè)備后，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理，減小負荷峰谷差，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以促進可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動的一種手段。儲能技術(shù)的應(yīng)用將在傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面帶來變革。
2.1削峰填谷
電力負荷存在白天高峰和夜間低谷的周期性變化，負荷峰谷差往往達到發(fā)電出力的30%～40%[2]，當前，電網(wǎng)負荷的峰谷差日益擴大，系統(tǒng)調(diào)峰壓力很大。2010年11月，發(fā)展改革委、電監(jiān)會等六部委聯(lián)合印發(fā)《電力需求側(cè)管理辦法》，針對電力需求側(cè)提出了十六項定性或定量的管理和激勵措施，其中提到“將推動并完善峰谷電價制度，鼓勵低谷蓄能”等，《辦法》將于2011年1月1日起實施。
儲能站直接接入配網(wǎng)，可在用電低谷時作為負荷存儲電能量，在用電高峰時作為電源釋放電能，在一定程度上減弱峰谷差，變相削減峰值負荷，對電網(wǎng)而言相當于改善了負荷特性，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的負荷水平控制，和負荷轉(zhuǎn)移等。給電網(wǎng)帶來的直接好處包括：減少系統(tǒng)備用容量的需求，減少系統(tǒng)中的調(diào)峰調(diào)頻機組的需求;減輕高峰負荷時輸電網(wǎng)的潮流，有助于減少系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗，減少輸電網(wǎng)的設(shè)備投資，提高輸配電設(shè)備的利用率;減少火電機組參與調(diào)峰，提高發(fā)電效率，從而獲取經(jīng)濟效益。
2.2抑制電網(wǎng)振蕩
任何微小擾動引起的動態(tài)不平衡功率都會導(dǎo)致機組間的振蕩，通過發(fā)電機附加勵磁控制可以有效地抑制，但是對于大型復(fù)雜互聯(lián)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的區(qū)域間多模式低頻振蕩問題，最有效控制點可能位于遠離發(fā)電機組的某條輸電線路上，若通過遠離系統(tǒng)最有效控制部位的發(fā)電機組勵磁控制來抑制，往往難以達到滿意的控制效果。
只要儲能裝置容量足夠大而目響應(yīng)速度足夠快，就可以實現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡，這是一種主動致穩(wěn)電力系統(tǒng)的思想[3]。由于這種電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置不必和發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)共同作用，因此，可以方便地使用在系統(tǒng)中對于抑制振蕩來說最有效的部位。使用能向電網(wǎng)提供1～2秒鐘有功功率補償?shù)膬δ芟到y(tǒng)，電網(wǎng)中各機組在受擾動后的暫態(tài)過程中，可以保持同步運行，系統(tǒng)崩潰事故的發(fā)生可以得到避免。
SMES的ms級響應(yīng)、大容量功率/能量傳遞的特性適用于提高大電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定性。能在系統(tǒng)發(fā)生故障或受到擾動時能夠快速地吸收/發(fā)出功率，減小和消除擾動對電網(wǎng)的沖擊，消除互聯(lián)電力系統(tǒng)中的低頻振蕩，抑制同步振蕩和諧振，并在擾動消除后縮短暫態(tài)過渡過程，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，提高系統(tǒng)運行的可靠性。
2.3提高電能質(zhì)量
大容量儲能技術(shù)可以用于提高配網(wǎng)電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性;為系統(tǒng)提供備用，調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等。
當用戶側(cè)對電能質(zhì)量和電壓波形要求較高時，例如電子芯片制造業(yè)，這時就需要把儲能系統(tǒng)接在負荷側(cè)，與先進的電力電子技術(shù)相結(jié)合，可以減小系統(tǒng)的諧波畸變。實現(xiàn)高效的有功功率調(diào)節(jié)和無功控制，快速平衡系統(tǒng)中由于各種原因產(chǎn)生的不平衡功率，消除電壓凹陷和凸起，使全系統(tǒng)中各機組和負荷節(jié)點的電壓保持在正常運行水平，平穩(wěn)負荷的母線電壓，保證用戶電壓波形的平滑性，從而能有效地提高供電的電能質(zhì)量。
從技術(shù)上來說，現(xiàn)在已經(jīng)可以利用儲能裝置為每一個用戶(家用、商用或者工業(yè)用戶)提供不間斷的高質(zhì)量供電電源，而且可以讓用戶自主選擇何時通過配電回路從電網(wǎng)獲取電能或向電網(wǎng)回饋電能。用戶用電的安全可靠性大大提高，停電次數(shù)、時間和停電損失大幅減少，經(jīng)濟效應(yīng)和社會效應(yīng)明顯。
2.4延緩配網(wǎng)升級，降低成本
當某一線路負荷超過其容量時，則需要對配電網(wǎng)進行升級或者增建，傳統(tǒng)的措施包括升級或者增建變電站變壓器、輸配電線路等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃或電網(wǎng)升級擴建成本很高，尤其是在擁擠的城市區(qū)域。
在儲能技術(shù)不斷成熟以及裝置成本持續(xù)降低的前提下，面對負荷增長將要超過配電線路負載能力時，電力公司可考慮在(1)過負荷情況較少出現(xiàn)并且過負荷只是發(fā)生在某天的幾個小時內(nèi);(2)負荷增長緩慢;(3)配電網(wǎng)升級資金昂貴，小容量的儲能可以延緩相對較大的投資，“杠桿”作用很明顯;4)傳統(tǒng)的升級方法行不通，比如無線路走廊，考慮環(huán)境和美觀因素等不能鋪設(shè)線路等情況下，利用安裝在過負荷節(jié)點的較小容量的儲能裝置來延緩輸配電網(wǎng)升級所帶來的較大的資金投入，延緩配網(wǎng)升級[4]。
儲能系統(tǒng)一旦形成規(guī)模效應(yīng)，可以通過儲能系統(tǒng)提高發(fā)電和輸配電環(huán)節(jié)的設(shè)備利用率，減少相應(yīng)的電源和電網(wǎng)建設(shè)費用。這將徹底改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)的建設(shè)模式，促進其從外延擴張型向內(nèi)涵增效型轉(zhuǎn)變。
3.提高智能電網(wǎng)兼容性
對于國內(nèi)外正在積極研究的智能電網(wǎng)，分布式能源接入配電網(wǎng)使得各支路潮流不再是單方向流動，將對電網(wǎng)帶來較大影響[5]：
(1)DG直接接入配電網(wǎng)后，會引入各種擾動，從而引起系統(tǒng)電壓和頻率的偏差、電壓波動和閃變等電能質(zhì)量問題。
(2)當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，并網(wǎng)的DG可能會與線路電容發(fā)生鐵磁諧振而造成過電壓，損壞變壓器等電氣設(shè)備，擴大停電事故，降低系統(tǒng)安全可靠性。
(3)DG發(fā)電量的高度不確定性使得DG的直接并網(wǎng)會增大負荷預(yù)測和調(diào)度運行管理的難度，降低系統(tǒng)可靠性;如果僅將DG作為備用電源，則將會造成資源浪費，影響電網(wǎng)效益。
儲能技術(shù)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)能量雙向互動的中樞和紐帶，DG接入帶來的這些問題通過合理的裝設(shè)儲能裝置能夠得到很好的解決，是未來電網(wǎng)發(fā)展最重要的推動力之一。
4.結(jié)語
儲能技術(shù)的應(yīng)用，將很好地提高系統(tǒng)的可靠性，提高電能質(zhì)量，緩解電量的供需不平衡。不同儲能形式有各自的特點、優(yōu)勢和適用環(huán)境，應(yīng)用時需綜合考慮經(jīng)濟性和技術(shù)性。隨著儲能技術(shù)向大容量，低成本發(fā)展，技術(shù)日益成熟，比將在未來電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，對現(xiàn)代化的電能生產(chǎn)、輸送、分配和利用產(chǎn)生深刻影響;但是，儲能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，勢必為電力系統(tǒng)引入的可控負荷容量在數(shù)值上足以影響電網(wǎng)安全運行，需要深入研究其能量管理及運行控制模式，使之有利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
