论文部分内容阅读
摘要：大容量储能技术在微电网运行系统中的应用，能够有效打破电力供需实施平衡的限制问题，在促进大容量储能技术大规模发展的过程当中，微电网系统的稳定性可以得到有效的提升，电能质量与水平能够得到合理的改善，且对于降低昼夜峰谷差，促进新能源大规模介入电网而言均有至关重要的意义。由此可见，在未来电网的发展中，储能电源的应用价值是相当突出的。本文以微电网中的储能电源作为研究对象，对储能电源在选择与应用方面的关键问题站展开系统分析与研究，希望能够引起各方人员的高度关注与重视。
关键词：微电网；储能电源；选择；应用
微电网作为一种解决新能源接入的关键手段，主要是指从系统性角度入手，将包括发电机，储能装置，负荷，以及控制装置在内的关键设备相互结合，形成一个单一单元（具有可控性的特点），同时面向终端用户进行热能与电能的供应工作。结合实践工作经验来看，认为在电源供应的过程当中，总供给功率以及负荷无法实现动态的供需平衡关系，因此就需要通过引入储能装置的方式，对系统能量方面存在的不足进行补充，或对多余能量进行释放。在并网、离网等运行模式下，通过对储能设备的合理应用，能够使系统运行电压更加的稳定，确保频率可自动调整至安全可靠的运行的状态下。从这一角度上来说，在微电网运行系统中，引入储能装置是非常必要且必须的。通过该技术措施的实施，除了能够使系统运行更加稳定可靠以外，还能够使电能质量得到合理的改善，并及时解决在电能供需失衡方面存在的问题。本文即围绕该问题展开系统分析与探讨。
一、微电网储能电源的选择分析
在物理储能方式中，典型代表有两种表现形式：一是抽水蓄能储能，二是压缩空气储能。以上两种储能技术具有较高的能量转换效率，循环寿命较长，运行规模较大，且运行费用低廉。但，在将其推广至微电网系统使用的过程中，会在不同程度上受到外部条件的影响与限制，对于地理条件以及场地条件有比较严格的要求，因而导致以上两类物理储能技术的建设存在比较大的局限性。且，上述两种储能方案下需要一次性投入费用较高，动作响应速度慢，在微电网正常运行实时控制以及并网、离网转换的运行背景之下，无法与之动态需求相契合，因而当前多不建议采用。
在电磁储能方式中，面向电力系统调峰目标的大规模超导蓄能装置，电磁力约束技术，以及制冷技术至今还未形成一套比较成熟的发展理念，因此在将其作用于工业化领域的过程当中还不具有大规模推广的实践价值。
在动力电池储能方式中，针对当前广泛使用的铅酸蓄电池而言，其还存在一定的局限性，如循环使用寿命较短，且不支持深度放电功能，放电功率在很大程度上会受到该装置容量大小的影响，并且后期运行维护费用开支较大。若不对此类储能装置进行技术层面的改进，很难将其作用于未来的储能设备大容量发展工作中。
有关人员提出：未来微电网储能电源研究领域中，可以尝试将铅酸蓄电池、锂电池、以及超级电容作为主要发展方向。为此对其特性进行对比：首先，从充放电方法上来说，超级电容为恒流限压，锂电池为恒流限压，超级电容为恒流；其次，从安全性上来说，超级电容有存在断路的可能性，锂电池有一定发生爆炸的可能性，铅酸蓄电池技术稳定；再次，从环保性上来说，超级电容具有绿色环保优势，锂电池绿色环保，不含有毒有害物质，铅酸蓄电池有一定铅污染；再次，从电池原理上来说，超级电容为电化学过程，锂电池为离子迁移过程，铅酸蓄电池为氧化还原过程；最后，从最大放电电流上来说，超级电容为1000A，锂电池为10A，铅酸蓄电池為200A。
二、微电网储能电源的应用分析
研究显示：对于建立在可再生能源基础之上的分布式发电系统而言，在其中通过增设储能装置的方式，除了能够对能源利用率加以合理提升以外，还能够有效控制分布式发电系统运行期间的环境污染问题，促进系统经济性水平的提升。除此以外，储能装置作用下，能够使分布式发电系统按照制定规划完成发电任务，在并网运行条件下，达到改善其动作可靠性以及调度灵活性的目的。
对于超级电容器而言，其最大的性能特点是：在额定电压范围内，能够被充电并达到任意电位标准，且能够完全放出充电电位。而对于蓄电池而言，在充电过程当中，受到自身化学反应的限制影响，导致其可充电的电压范围较窄，且过充过放都会对蓄电池造成永久性的破坏。同时，对于蓄电池额依然，受到高功率脉冲因素的影响，其使用寿命会有明显的降低趋势。但，在体积一致的条件下，蓄电池与超级电容器对比，其所能够储存的能量明显更高。超级电容器可以快速充电并且支持数十万次以上的反复循环，其循环使用寿命上的优势明显高于蓄电池。但，其也存在容量、价格等方面的缺陷，故对其应用产生了不良影响，无法与当前大规模的储能要求相适应。结合以上分析认为：可充分利用蓄电池在储存能力上的优势以及超级电容器在功率特性上的优势，将两者结合，混合应用，从而达到优化微电网储能电源储能质量的目的。
三、结束语
根据本文对微电网中储能电源选择与应用问题的分析，得出以下三个方面的结论：（1）对于现阶段微电网工程实践中常用的铅酸蓄电池而言，其具有比较成熟的技术经验，可通过技术改进的方式，将其与磷酸铁锂电池以及超级电容器相互结合，成为微电网储能领域的主要发展方向，将其与分布式发电技术结合，促进能源利用率的改善与提升；（2）对于锂离子电池而言，其产业基础良好，有安全性，经济性，以及能量转换效率方面的优势，产业化应用条件比较成熟，可将其作为未来微电网储能装置发展的主流方向之一，并以车用动力电池为主要发展目标；（3）超级电容器虽有性能上的优势，但成本较高，可将其与铅酸电池符合应用，通过改进混合技术的方式，在孤网电力系统以及可再生能源系统中进一步推广开来。
关键词：微电网；储能电源；选择；应用
微电网作为一种解决新能源接入的关键手段，主要是指从系统性角度入手，将包括发电机，储能装置，负荷，以及控制装置在内的关键设备相互结合，形成一个单一单元（具有可控性的特点），同时面向终端用户进行热能与电能的供应工作。结合实践工作经验来看，认为在电源供应的过程当中，总供给功率以及负荷无法实现动态的供需平衡关系，因此就需要通过引入储能装置的方式，对系统能量方面存在的不足进行补充，或对多余能量进行释放。在并网、离网等运行模式下，通过对储能设备的合理应用，能够使系统运行电压更加的稳定，确保频率可自动调整至安全可靠的运行的状态下。从这一角度上来说，在微电网运行系统中，引入储能装置是非常必要且必须的。通过该技术措施的实施，除了能够使系统运行更加稳定可靠以外，还能够使电能质量得到合理的改善，并及时解决在电能供需失衡方面存在的问题。本文即围绕该问题展开系统分析与探讨。
一、微电网储能电源的选择分析
在物理储能方式中，典型代表有两种表现形式：一是抽水蓄能储能，二是压缩空气储能。以上两种储能技术具有较高的能量转换效率，循环寿命较长，运行规模较大，且运行费用低廉。但，在将其推广至微电网系统使用的过程中，会在不同程度上受到外部条件的影响与限制，对于地理条件以及场地条件有比较严格的要求，因而导致以上两类物理储能技术的建设存在比较大的局限性。且，上述两种储能方案下需要一次性投入费用较高，动作响应速度慢，在微电网正常运行实时控制以及并网、离网转换的运行背景之下，无法与之动态需求相契合，因而当前多不建议采用。
在电磁储能方式中，面向电力系统调峰目标的大规模超导蓄能装置，电磁力约束技术，以及制冷技术至今还未形成一套比较成熟的发展理念，因此在将其作用于工业化领域的过程当中还不具有大规模推广的实践价值。
在动力电池储能方式中，针对当前广泛使用的铅酸蓄电池而言，其还存在一定的局限性，如循环使用寿命较短，且不支持深度放电功能，放电功率在很大程度上会受到该装置容量大小的影响，并且后期运行维护费用开支较大。若不对此类储能装置进行技术层面的改进，很难将其作用于未来的储能设备大容量发展工作中。
有关人员提出：未来微电网储能电源研究领域中，可以尝试将铅酸蓄电池、锂电池、以及超级电容作为主要发展方向。为此对其特性进行对比：首先，从充放电方法上来说，超级电容为恒流限压，锂电池为恒流限压，超级电容为恒流；其次，从安全性上来说，超级电容有存在断路的可能性，锂电池有一定发生爆炸的可能性，铅酸蓄电池技术稳定；再次，从环保性上来说，超级电容具有绿色环保优势，锂电池绿色环保，不含有毒有害物质，铅酸蓄电池有一定铅污染；再次，从电池原理上来说，超级电容为电化学过程，锂电池为离子迁移过程，铅酸蓄电池为氧化还原过程；最后，从最大放电电流上来说，超级电容为1000A，锂电池为10A，铅酸蓄电池為200A。
二、微电网储能电源的应用分析
研究显示：对于建立在可再生能源基础之上的分布式发电系统而言，在其中通过增设储能装置的方式，除了能够对能源利用率加以合理提升以外，还能够有效控制分布式发电系统运行期间的环境污染问题，促进系统经济性水平的提升。除此以外，储能装置作用下，能够使分布式发电系统按照制定规划完成发电任务，在并网运行条件下，达到改善其动作可靠性以及调度灵活性的目的。
对于超级电容器而言，其最大的性能特点是：在额定电压范围内，能够被充电并达到任意电位标准，且能够完全放出充电电位。而对于蓄电池而言，在充电过程当中，受到自身化学反应的限制影响，导致其可充电的电压范围较窄，且过充过放都会对蓄电池造成永久性的破坏。同时，对于蓄电池额依然，受到高功率脉冲因素的影响，其使用寿命会有明显的降低趋势。但，在体积一致的条件下，蓄电池与超级电容器对比，其所能够储存的能量明显更高。超级电容器可以快速充电并且支持数十万次以上的反复循环，其循环使用寿命上的优势明显高于蓄电池。但，其也存在容量、价格等方面的缺陷，故对其应用产生了不良影响，无法与当前大规模的储能要求相适应。结合以上分析认为：可充分利用蓄电池在储存能力上的优势以及超级电容器在功率特性上的优势，将两者结合，混合应用，从而达到优化微电网储能电源储能质量的目的。
三、结束语
根据本文对微电网中储能电源选择与应用问题的分析，得出以下三个方面的结论：（1）对于现阶段微电网工程实践中常用的铅酸蓄电池而言，其具有比较成熟的技术经验，可通过技术改进的方式，将其与磷酸铁锂电池以及超级电容器相互结合，成为微电网储能领域的主要发展方向，将其与分布式发电技术结合，促进能源利用率的改善与提升；（2）对于锂离子电池而言，其产业基础良好，有安全性，经济性，以及能量转换效率方面的优势，产业化应用条件比较成熟，可将其作为未来微电网储能装置发展的主流方向之一，并以车用动力电池为主要发展目标；（3）超级电容器虽有性能上的优势，但成本较高，可将其与铅酸电池符合应用，通过改进混合技术的方式，在孤网电力系统以及可再生能源系统中进一步推广开来。