储能技术在电力系统中的应用分析

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1、万方数据华北电力大学硕士学位论文1．1选题背景与研究意义第1章绪论智能电网是目前国内外电力领域研究的焦点。在我国智能电网的发展和研究也受到了相当的重视。智能电网的发展在我国的电力事业发展中具有战略地位，美国、日本、欧盟先后规范了自己的智能电网发展战略和纲领，而我们国家在这个领域处于起步阶段，国家电网的发展战略是构筑“一强三优"的电网发展模式。其中“一强’’就是坚强的智能电网，将我国的华北、西北、华中、华东几大电网联在一起，通过高端的信息化、自动化技术使电网更加智能和坚强。智能利用各种先进的技术来满足自愈、抵御外界攻击、保护用户、提供

2、有效安全可靠高电能质量的电能，允许风电、太阳能、风能等各种新型能源并网，保持电力市场高效运行，减少环境的污染，其采用的技术包括各种传感和测量技术、网络通讯技术，自动化技术等等，目前各个国家智能电网发展的水平和阶段各不相同【l-5】。从上述定义可以看出智能电网具有共同的特征是安全、高效、清洁并且具有自愈功能。电力系统的储能技术吸收多余的电能以及在电能不足的情况下释放出来。电网运行最重要的特点之一就是需要满足有功和负荷需求之间的平衡，因此要建设智能电网，未来的储能技术将必不可少。目前的储能手段主要包括抽水蓄能、超导储能、飞轮储能、蓄电池

3、储能。抽水蓄能目前应用在大电网中，它的主要作用是调峰调频并且在紧急故障下对电网进行功率支援，确保电网安全、稳定、经济运行。抽水蓄能对于智能电网的建设具有重要的作用。超导储能、蓄电池储能以及飞轮储能因为其容量比较小，但是具有响应速度快的特点，目前主要应用在微电网中及新能源的控制中。未来智能电网必须包含大量的新能源，由于风电、太阳能等新能源的随机性和波动性特点使得电网要想有效利用新能源必须找到有效可靠的办法。解决这种问题最常见和最有潜力的措施就是利用储能技术。因此未来研究的重点就是怎样将储能技术合理的应用到智能电网中。储能技术应用主要有

4、以下三个方面：1)风电平衡，将非高峰用电时段的风能储存起来，然后在以后的用电高峰时段供输配电公司使用，提高风电实际价值；2)调节控制功能。储能装置能同时提供正向和反向的有功功率和无功功率，其出力特性是四象限的，而且储能装置根据储能的原理、出力的大小、装置容量的大小、响应速度的快慢程度可以分为抽水蓄能、蓄电池储能、超级电容储能等等。万方数据华北电力大学帧士学位论文通过控制装置或电网元件的有功出力来调节系统的频率大小，通过控制装置或电网元件的无功出力来调节系统电压的大小，从而实现电网的有效控制。目前在大电网中应用最成功的就是抽水蓄能技术

5、，抽水蓄能机组具有发电和抽水等多种典型工况，它能在负荷高峰期进行发电，在负荷低谷期进行抽水，将电网多余的电能转换成动能。它在电网中的主要作用是调峰调频。未来智能电网的发展对电网的安全性、经济性提出了更高的要求，因此如何将抽水蓄能应用到大电网中是未来迫切需要关心的课题。目前抽水蓄能在日本、欧洲以及我国的南方电网应用比较广泛。抽水蓄能在调峰调频，提供故障紧急备用时起到了非常重要的作用。智能电网的发展尤其离不开储能技术，尤其是像抽水蓄能这样的大型储能技术。所以本文需要对抽水蓄能原理、特性、数学模型、控制策略进行研究，基于上述研究，讨论如何

6、在智能电网中发挥更重要的作用网。目前微电网技术的发展也日趋成熟，徼电网在欧洲应用比较广泛并取得了较好的效果。随着智能电网的发展，对清洁能源的需求也日益迫切，微电网是消纳新能源最好的途径之一。由于太阳能、风能等新能源本身具有随机性、波动性等特点，想要有效利用并保持微电网的稳定运行，需要采取储能手段。储能手段能在没有太阳或者风电的时候对微电网进行支持，在风大或者太阳大的时候吸收多余的能量。因此储能技术能保证微电网稳定经济运行。目前微电网采取的储能手段主要是蓄电池、飞轮储能、超级电容储能、超导储能等等。上述储能装置响应速度较抽水蓄能快，更

7、能适合微电网复杂、灵活、多变的特点。因此如何将储能技术有效的利用到电力系统中是未来需要迫切解决的问题。因此本文致力于这方面的研究，这为储能技术在我国智能电网中的应用具有重要的作用和现实的意义【1卜引。1．2储能技术的研究现状本节对电力系统储能技术的现状进行了研究，主要包括蓄电池、超级电容、超导储能、抽水蓄能等几个具有代表性的储能元件。分别从以下几个角度介绍储能技术在电力系统中的应用及研究现状。1．2．1蓄电池技术研究现状蓄电池具有储藏电能的功能，它将多余的电能转化成化学能，在电力系统需要的时候将化学能又转换成电能回馈给电力系统。蓄电

8、池储能技术具有响应速度快、控制方便等特点因此在电力系统中的应用越来越广泛。蓄电池技术包括锂电2万方数据华北电力大学硕士学位论文池储能、铅酸电池储能等等。文献[9】主要讨论了电力系统中直流蓄电池的运行与维护，蓄电池作为直流供电电源，主要