安(ān)科(kē)瑞 陳(chén)聰

【摘(zhāi)要】儲能(néng)技術已被認(rèn)為(wéi)是(shì)未來(lái)電力(lì)係(xì)統中(zhōng)的(dí)重要(yào)組成部(bù)分
。它可以(yǐ)有效(xiào)地消除電力(lì)峰穀差，實(shí)現(xiàn)需求(qiú)側(cè)管理，不(bù)僅可以更有效(xiào)地(dì)利用電(diàn)力設備(bèi)，降低供電(diàn)成本，還可(kě)以促進可再(zài)生(shēng)能源的(dí)應用(yòng)，也可(kě)作為(wéi)提高係統運(yùn)行穩(wěn)定性，調整(zhěng)頻(pín)率，補償(cháng)負荷波動的一(yī)種手段(duàn)
。分(fēn)析了儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)在(zài)不(bù)同(tóng)電壓等級配(pèi)電係(xì)統中的應用
。在高壓(yā)配(pèi)電(diàn)係統中，抽水蓄能(néng)電站能有效(xiào)地進(jìn)行(háng)峰(fēng)穀調(tiáo)節，從而提高電力係統的運行效(xiào)率
。在(zài)中壓配電網中，儲能係統(tǒng)往往與DG一(yī)起(qǐ)應(yīng)用(yòng)，用(yòng)於提高配電係統對DG的(dí)接(jiē)納(nà)能(néng)力
。在(zài)低壓配(pèi)電(diàn)係(xì)統中，儲能(néng)係(xì)統(tǒng)主要(yào)用於(yú)用(yòng)戶側，成為(wéi)電力(lì)係統(tǒng)進行(háng)需(xū)求側管(guǎn)理(lǐ)（DemandSideManagement，DSM）和(hé)緊急備用的(dí)有(yǒu)效(xiào)技術手段
。另外在(zài)有(yǒu)效(xiào)管理的情況(kuàng)下，電(diàn)動汽(qì)車的電池(chí)也可以參(cān)與電(diàn)力係統的削(xiāo)峰填穀
。

【關鍵(jiàn)詞】儲能(néng)；配(pèi)電網(wǎng)；電(diàn)壓(yā)等級(jí)；削(xiāo)峰

0.引(yǐn)言(yán)

電(diàn)力(lì)的生產是一(yī)個連續(xù)的(dí)過程(chéng)，其(qí)中(zhōng)發電(diàn)，輸(shū)電，變電(diàn)，配電(diàn)和(hé)利(lì)用各個環(huán)節同(tóng)時完成
。因(yīn)此，電(diàn)力(lì)生(shēng)產(chǎn)和(hé)消(xiāo)費在(zài)在(zài)任(rèn)何(hé)時刻都始終(zhōng)保(bǎo)持平(píng)衡
。但是(shì)大(dà)多數(shù)電(diàn)力係(xì)統中(zhōng)負荷水(shuǐ)平具(jù)有峰穀差，這(zhè)就(jiù)要求(qiú)電力係(xì)統有(yǒu)足夠(gòu)的備用容(róng)量(liáng)，以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)高峰(fēng)負(fù)荷的需求
。在一(yī)些(xiē)負(fù)荷(hé)迅(xùn)速(sù)增(zēng)長(cháng)的和地區(qū)，電力係統新設施的(dí)建設(shè)速(sù)度難(nán)以滿(mǎn)足經濟社會(huì)發(fā)展所(suǒ)帶(dài)來(lái)的新增(zēng)負荷需求(qiú)
。近(jìn)年來(lái)，儲能技(jì)術(shù)作(zuò)為(wéi)一種解(jiě)決電能供需不(bù)平衡問題的(dí)有效(xiào)手(shǒu)段，受到電力(lì)行(háng)業的(dí)廣(guǎng)泛重(zhòng)視
。電(diàn)力(lì)係統係統中引(yǐn)入(rù)儲(chǔ)能環節(jié)後，可以(yǐ)有效地(dì)實(shí)現需求側管理，消除(chú)晝夜(yè)間峰穀差(chà)，平滑負(fù)荷，不僅可以(yǐ)更有(yǒu)效(xiào)地(dì)利(lì)用(yòng)電力(lì)設(shè)備，降(jiàng)低供電成本，還可以提高(gāo)電(diàn)力係統對分布(bù)式新(xīn)能(néng)源的接(jiē)納(nà)能(néng)力，也可(kě)作為提(tí)高係統運(yùn)行(háng)穩定(dìng)性，調(tiáo)整頻率，補償(cháng)負荷(hé)波(bō)動(dòng)的一種(zhǒng)手(shǒu)段
。儲能(néng)技術的(dí)應用必將(jiāng)在(zài)傳統的電力係統設計(jì)，規劃，調度(dù)，控製等方麵帶(dài)來重(zhòng)大(dà)變革(gé)
。本文(wén)主要(yào)討(tǎo)論了(liǎo)儲能係(xì)統在不(bù)同電壓等(děng)級(jí)配電(diàn)網中(zhōng)的應(yīng)用問題(tí)
。在(zài)高壓配(pèi)電係統中，儲(chǔ)能(néng)係統的應(yīng)用可(kě)以(yǐ)減(jiǎn)少係(xì)統(tǒng)對高(gāo)峰(fēng)負荷的備(bèi)用容量，這樣可(kě)以(yǐ)節(jié)省(shěng)相關的(dí)設備(bèi)（如(rú)變(biàn)壓器，綫路等(děng)）投資
。在中壓(yā)配電係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，儲能係(xì)統的應(yīng)用往往(wǎng)是(shì)與(yǔ)分布(bù)式(shì)發(fā)電

（DistributedGeneration，DG）配合使用，可通過其可(kě)控(kòng)的(dí)充放(fàng)電(diàn)平抑DG出力的波動(dòng)性(xìng)，同時也(yě)能提高(gāo)電(diàn)網調(tiáo)度(dù)的靈活(huó)性
。在低(dī)壓(yā)配(pèi)電(diàn)係統中(zhōng)，儲(chǔ)能(néng)技(jì)術主要(yào)用於用戶側(cè)，成為電(diàn)力係(xì)統(tǒng)進行需求側管理（DemandSideManagement，DSM），應急(jí)供電(diàn)，提(tí)高(gāo)電能(néng)質量和(hé)供電(diàn)可靠(kào)性的有(yǒu)效技術(shù)手(shǒu)段
。另外，電動(dòng)車往往連接(jiē)在(zài)低壓配電(diàn)係統的用(yòng)戶側，在(zài)有(yǒu)效管理的情(qíng)況(kuàng)下，其(qí)電(diàn)池也可以(yǐ)參與電(diàn)力(lì)係統的(dí)削峰(fēng)填穀(gǔ)
。本文著(zhuó)重(zhòng)介紹(shào)應用於(yú)配電(diàn)係(xì)統的(dí)電力(lì)儲(chǔ)能技(jì)術(shù)的發(fā)展(zhǎn)現(xiàn)狀(zhuàng)，並基於我(wǒ)國電力係(xì)統的(dí)實際狀(zhuàng)況和(hé)需求(qiú)，從技術(shù)和(hé)經(jīng)濟(jì)的層麵(miàn)加以(yǐ)分(fēn)析(xī)，探討儲能(néng)係(xì)統(tǒng)在不(bù)同電壓(yā)等(děng)級(jí)配電(diàn)係(xì)統中(zhōng)的應用方(fāng)向(xiàng)
。

1.儲能技術(shù)的應(yīng)用現狀

電(diàn)能存儲技術對(duì)於電力安全，新能源的規(guī)模化(huà)應用(yòng)都(dū)有著(zhuó)重要(yào)的(dí)意義
。是(shì)改(gǎi)變(biàn)傳統電網(wǎng)中(zhōng)功(gōng)率(shuài)剛性平衡性(xìng)質，提(tí)高(gāo)電網柔性的(dí)革新性技(jì)術
。電(diàn)能存儲(chǔ)形(xíng)式多樣(yàng)，如(rú)電(diàn)池類的(dí)化學(xué)儲(chǔ)能，抽水，壓縮空氣，飛(fēi)輪，電容(róng)，電感等(děng)物理儲(chǔ)能
。抽(chōu)水儲能(néng)適(shì)合用大容量(liáng)，長(cháng)時間的(dí)儲(chǔ)能(néng)，一般用於(yú)大(dà)電網的(dí)負荷調節(jié)等(děng)
。與微網相(xiāng)關的(dí)新型儲能(néng)技術應是(shì)小型，高(gāo)效(xiào)，控製靈活(huó)的儲能方(fāng)式，現(xiàn)在(zài)正在迅速發(fā)展中的(dí)有各(gè)類電(diàn)池，飛輪，超(chāo)級電(diàn)容(róng)器(qì)，超導磁(cí)儲(chǔ)能等(děng)
。

1. 抽水蓄(xù)能（PumpedHydroStorage）

抽水蓄能(néng)是(shì)在電力(lì)係(xì)統中(zhōng)得到(dào)為(wéi)廣(guǎng)泛應(yīng)用的一種儲能技(jì)術(shù)，其主要應用(yòng)領(lǐng)域包括(kuò)能量管理(lǐ)，頻率(shuài)控製，調(tiáo)峰(fēng)等
。抽(chōu)水蓄(xù)能電站(zhàn)在(zài)應(yīng)用時配(pèi)備上，下(xià)兩個(gè)水(shuǐ)庫
。在符(fú)合(hé)低穀(gǔ)時(shí)段，抽(chōu)水蓄能設備工(gōng)作在(zài)電動機(jī)狀(zhuàng)態(tài)，將下遊水庫(kù)的(dí)水抽到上(shàng)遊水(shuǐ)庫保(bǎo)存(cún)
。在負(fù)荷高(gāo)峰時期，抽水蓄能設備處於發(fā)電(diàn)機狀態，利用儲(chǔ)存在上遊(yóu)水庫中的水發(fā)電
。目前，世界(jiè)共有超(chāo)過(guò)90GW的(dí)抽(chōu)水蓄(xù)能機(jī)組投(tóu)入運(yùn)行，約占全球總裝機(jī)容量(liáng)的3%
。限製(zhì)抽水蓄能電站(zhàn)更廣泛(fàn)應(yīng)用的一個重要(yào)因素是(shì)其對地理條(tiáo)件(jiàn)有特殊要求，同時建(jiàn)設工(gōng)期長，工程投(tóu)資大(dà)
。

（2）鉛酸電(diàn)池

鉛(qiān)酸電(diàn)池(chí)的正(zhèng)負電極為(wéi)二(èr)氧化(huà)鉛(qiān)和鉛(qiān)，以硫酸為電(diàn)解(jiě)質(zhì)
。鉛(qiān)酸電(diàn)池組具(jù)有(yǒu)吸附電解質結(jié)構(gòu)，工作時(shí)形(xíng)成(chéng)的氧能夠(gòu)復(fù)合，並能在浮充（備用）和深循(xún)環應用下工作
。鉛酸(suān)電(diàn)池技術成熟(shú)，能(néng)實現規(guī)模化(huà)儲能，是(shì)蓄電池儲能中(zhōng)應用廣泛的(dí)
。不足之處(chǔ)儲(chǔ)能密(mì)度(dù)低，充放(fàng)電速度慢(màn)，效(xiào)率(shuài)受周(zhōu)圍(wéi)溫(wēn)度的影響比較(jiào)大(dà)，且鉛(qiān)等有毒(dú)物(wù)質(zhì)具有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(dí)危險(xiǎn)性
。

（3）MH-Ni（MetalHydride－Nickel）電(diàn)池(chí)

MH-Ni電(diàn)池是一種鹼性電池(chí)，其正極為(wéi)鎳(niè)氫(qīng)氧(yǎng)化(huà)物(wù)，負極(jí)為貯(zhù)氫(qīng)合金(jīn)材料
。充電時氫(qīng)由正(zhèng)極到負(fù)極(jí)，放(fàng)電時(shí)氫(qīng)由(yóu)負極到正極，電解(jiě)液沒有(yǒu)增減現象，電(diàn)池可實現密封設(shè)計(jì)
。它(tā)儲(chǔ)能密度較(jiào)高，預測(cè)它將(jiāng)在(zài)電動機(jī)車(chē)領域(yù)擁有較大(dà)的(dí)應(yīng)用空(kōng)間(jiān)
。在電網(wǎng)應用(yòng)上(shàng)，與(yǔ)鉛酸(suān)電池(chí)相比(bǐ)除(chú)了體積(jī)小(xiǎo)之(zhī)外，沒有較(jiào)為明(míng)顯的優勢
。

（4）全(quán)釩液(yè)流(liú)電池(chí)

與上(shàng)述各種電池相比較，液流電(diàn)池雖然(rán)儲(chǔ)能密度較(jiào)低，但由(yóu)於其儲(chǔ)能容(róng)量隻取決(jué)於電解(jiě)液容量和密度(dù)，因此配置上相(xiāng)當靈活，隻需增加(jiā)電解液容積(jī)和(hé)濃度即可(kě)增大(dà)儲能(néng)容量(liáng)，並且可以(yǐ)進行(háng)深(shēn)度充(chōng)放電(diàn)
。液(yè)流(liú)電池在(zài)成本上的優(yōu)勢(shì)也較為(wéi)明(míng)顯(xiǎn)，和鉛(qiān)酸電(diàn)池相比(bǐ)較，其能(néng)量(liáng)效(xiào)率可達75%～80%，性價比較高
。全釩液(yè)流(liú)電池在(zài)規(guī)模儲能方(fāng)麵具(jù)有(yǒu)能(néng)量轉(zhuǎn)換效(xiào)率(shuài)高，蓄(xù)電(diàn)容量(liáng)大，運(yùn)行(háng)安(ān)全(quán)和環(huán)境(jìng)友好等(děng)優點，被(bèi)稱(chēng)為(wéi)“電銀(yín)行(háng)”
。它可(kě)用(yòng)於電(diàn)網(wǎng)“銷峰填穀”的調(tiáo)節，降低發電成本，提高電能(néng)使用(yòng)效率(shuài)；用於太(tài)陽能，風(fēng)能等(děng)可再生能源(yuán)發(fā)電的(dí)儲存，解(jiě)決它(tā)們發(fā)電不(bù)穩定(dìng)，不(bù)連續(xù)而難以(yǐ)並網(wǎng)的(dí)問題；還(huán)可以用(yòng)於重(zhòng)要部(bù)門和設備(bèi)充(chōng)當備用電站
。

（5）鈉硫(liú)電(diàn)池

鈉硫電池(chí)於(yú)1966年由美國(guó)福(fú)特(tè)公(gōng)司(sī)提出，早期(qī)應(yīng)用於(yú)電(diàn)動(dòng)汽車的配套研究
。與(yǔ)鉛酸(suān)，鎳(niè)氫電池相比(bǐ)較(jiào)，鈉硫電池(chí)的能量密(mì)度高，且沒(méi)有自放電(diàn)現象，使其(qí)適合(hé)於(yú)布(bù)置(zhì)在(zài)受場(cháng)地(dì)限(xiàn)製(zhì)的(dí)城市地(dì)區
。鈉硫電池的(dí)運(yùn)行壽命(mìng)也比(bǐ)較長(cháng)，其(qí)充(chōng)放(fàng)電(diàn)次數在理論上(shàng)可達(dá)到2000次(cì)；充(chōng)放電效率也較(jiào)高(gāo)，可(kě)達(dá)到90%以(yǐ)上
。目前(qián)鈉硫電池(chí)的(dí)製備(bèi)技(jì)術及(jí)其在電(diàn)力(lì)儲(chǔ)能方麵的(dí)應用(yòng)已(yǐ)經取(qǔ)得(dé)大(dà)量成果
。截(jié)至2004年(nián)12月(yuè)，世界大(dà)約(yuē)已(yǐ)經建(jiàn)造(zào)超過500kW的(dí)鈉硫(liú)電(diàn)池(chí)儲能(néng)係(xì)統59個(gè)，總容(róng)量(liáng)88MW，其中包括兩個(gè)額(é)定容量(liáng)達9.6MW，60MW·h的(dí)世界大的(dí)鈉硫電池(chí)係統(tǒng)
。鈉(nà)硫電(diàn)池(chí)的(dí)製造成(chéng)本(běn)較(jiào)高(gāo)，這(zhè)是限製(zhì)其推廣(guǎng)應用的重要因素
。

（6）飛輪儲能(néng)

大多(duō)數現代(dài)飛輪(lún)儲(chǔ)能係(xì)統都是(shì)由一個(gè)圓(yuán)柱(zhù)形(xíng)旋(xuán)轉質量塊(kuài)和通過磁懸浮(fú)軸承(chéng)支撐(chēng)的機(jī)構組成
。采用磁懸浮軸承的(dí)目的是消除摩(mó)擦(cā)損耗，提高係(xì)統(tǒng)的(dí)壽命
。為(wéi)了保(bǎo)證(zhèng)足夠高(gāo)的(dí)儲能(néng)效率，飛輪(lún)係(xì)統應該運行於真空(kōng)度較高(gāo)的(dí)環(huán)境中(zhōng)，以(yǐ)減(jiǎn)少風阻損耗
。飛輪(lún)與電(diàn)動機或者發(fā)電機(jī)相(xiāng)連(lián)，通(tōng)過(guò)某(mǒu)種形(xíng)式(shì)的(dí)電(diàn)力電子裝(zhuāng)置(zhì)，可進行飛(fēi)輪轉速的(dí)調(tiáo)節(jié)，實(shí)現儲能裝(zhuāng)置(zhì)與(yǔ)電網(wǎng)之(zhī)間(jiān)的功率(shuài)交換(huàn)
。飛輪(lún)儲能的突(tū)出優(yōu)點是幾乎不需要運行(háng)維護，設備(bèi)壽(shòu)命長(cháng)（可(kě)完成20a或者數(shù)萬次(cì)深度充放能量過程），對(duì)環境(jìng)沒有不良的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)
。飛輪具(jù)有優秀的(dí)循環(huán)使(shǐ)用以及負(fù)荷跟蹤性(xìng)能(néng)，它可(kě)以用於(yú)那(nà)些在時間和容量方(fāng)麵介於(yú)短時(shí)儲(chǔ)能(néng)應用(yòng)和長(cháng)時間儲(chǔ)能(néng)應(yīng)用(yòng)之(zhī)間的(dí)應(yīng)用場合
。

（7）導(dǎo)磁儲(chǔ)能

超導磁儲能（SuperconductiveMagneticEnergyStorage，SMES）由(yóu)於具(jù)有(yǒu)快(kuài)速電(diàn)磁(cí)響應特(tè)性和(hé)很(hěn)高(gāo)的(dí)儲(chǔ)能(néng)效率(shuài)（充(chōng)/放(fàng)電效率(shuài)超(chāo)過(guò)95%），很快吸(xī)引了電力工(gōng)業(yè)和*方(fāng)的注意(yì)
。SMES在(zài)電(diàn)力係統中的應(yīng)用包括(kuò)：負荷均衡，動態(tài)穩(wěn)定，暫(zàn)態穩(wěn)定，電壓(yā)穩定(dìng)，頻率調(tiáo)整，輸電能力(lì)提高以(yǐ)及(jí)電能質量改(gǎi)善(shàn)等方(fāng)麵
。和其(qí)他的(dí)儲能(néng)技(jì)術相(xiāng)比，目前SMES仍很(hěn)昂貴，除(chú)了超(chāo)導(dǎo)體(tǐ)本身的(dí)費用外(wài)，維持(chí)低(dī)溫所需要的費用也相當可(kě)觀(guān)
。如果(guǒ)將(jiāng)SMES綫(xiàn)圈(quān)與(yǔ)有的柔性交(jiāo)流輸(shū)電裝置（FACTS）相結合，可以(yǐ)降低變(biàn)流(liú)單(dān)元的費(fèi)用，這部分(fēn)費用一(yī)般(bān)在整個SMES成本中占大份額
。已(yǐ)有的研(yán)究結果(guǒ)表明(míng)，對輸配電應用而言(yán)，微型(xíng)（<0.1MW·h）和中(zhōng)型（0.1～100.0MW·h）SMES係(xì)統(tǒng)可(kě)能更為經濟
。使用(yòng)高溫超導體(tǐ)可(kě)以降(jiàng)低(dī)儲(chǔ)能(néng)係統對(duì)於低(dī)溫和製冷(lěng)條(tiáo)件(jiàn)的(dí)要求，從(cóng)而使SMES的成本進一步降低
。目(mù)前(qián)，在(zài)世界範圍內(nèi)有許多(duō)SMES工(gōng)程正(zhèng)在進(jìn)行(háng)或者處於(yú)研製階段(duàn)
。

（8）超(chāo)級(jí)電(diàn)容(róng)器儲能(néng)

超級電(diàn)容(róng)器(qì)使用(yòng)碳(tàn)或其他高(gāo)表(biǎo)麵積(jī)密(mì)度材(cái)質為(wéi)導體，電極間的距(jù)離非(fēi)常(cháng)小(xiǎo)，可儲存(cún)較高的(dí)電能(néng)
。它(tā)是介(jiè)於(yú)傳統電(diàn)容器(qì)和電池之(zhī)間(jiān)的一種(zhǒng)儲能元(yuán)件(jiàn)，一(yī)般(bān)應(yīng)用(yòng)於(yú)高(gāo)功率短(duǎn)時間放(fàng)電的(dí)儲能(néng)係(xì)統
。充放電速度遠快於傳統的(dí)化學電(diàn)池
。另(lìng)外，它幾(jī)乎(hū)沒有充放電次(cì)數以及大放(fàng)電(diàn)量(liáng)的限製(zhì)，平均(jūn)壽命可(kě)高(gāo)達25年以(yǐ)上
。目(mù)前，超(chāo)級(jí)電容大(dà)多用於高(gāo)峰值功(gōng)率(shuài)，低(dī)容(róng)量的場(cháng)合
。可以(yǐ)在電壓跌落和(hé)瞬(shùn)態幹(gān)擾期間提(tí)高(gāo)供(gōng)電水(shuǐ)平(píng)
。

（9）壓(yā)縮(suō)空(kōng)氣儲能

壓(yā)縮空(kōng)氣儲能常(cháng)用(yòng)於(yú)調(tiáo)峰用燃氣(qì)輪(lún)機發電廠(chǎng)，對於同樣的電(diàn)力(lì)輸(shū)出，采(cǎi)用(yòng)CAES的(dí)機組所(suǒ)消(xiāo)耗(hào)的燃氣要(yào)比常規燃氣(qì)輪(lún)機少40%
。這是(shì)因為(wéi)，常規燃(rán)氣輪(lún)機(jī)在發電(diàn)時大(dà)約需要消耗輸(shū)入(rù)燃(rán)料的2/3進(jìn)行(háng)空氣壓縮，而CAES則可利用(yòng)電(diàn)網負荷低(dī)穀時(shí)的廉價電(diàn)能(néng)預先(xiān)壓縮空氣，然後根(gēn)據需要釋放儲(chǔ)存的能(néng)量(liáng)加上(shàng)一(yī)些(xiē)燃氣(qì)進行發電
。壓縮(suō)空氣常常(cháng)儲(chǔ)存在合適(shì)的(dí)地(dì)下礦(kuàng)井(jǐng)或者(zhě)溶(róng)岩下(xià)的洞穴(xué)中
。一個(gè)投入(rù)商業運(yùn)行的(dí)CAES是1978年建於(yú)德國(guó)Hundorf的一(yī)台290MW機(jī)組
。目(mù)前美(měi)國(guó)GE公司(sī)正在(zài)開發(fā)容量為829MW的(dí)更(gēng)為(wéi)的壓(yā)縮空氣儲能電站，此(cǐ)外(wài)，俄(é)，法，意(yì)，盧森堡，以色(sè)列等(děng)國也在積極開發和(hé)建(jiàn)設(shè)這(zhè)種電(diàn)站
。

（10）製(zhì)氫儲能(néng)

由(yóu)於(yú)氫氣具(jù)有很高(gāo)的熱值，1m3氫的(dí)使用效(xiào)果相當於(yú)1L汽(qì)油，而(ér)我(wǒ)國具(jù)有很(hěn)豐富(fù)的資(zī)源
。製氫(qīng)儲能是(shì)指(zhǐ)利用(yòng)多(duō)餘的(dí)電(diàn)能(néng)來(lái)製取(qǔ)氫氣(qì)作(zuò)為能(néng)源(yuán)
。目前主(zhǔ)要的製氫(qīng)方式有(yǒu)如下幾(jī)種：1）從含(hán)烴(tīng)的(dí)化(huà)石燃(rán)料中(zhōng)製(zhì)氫；2）電(diàn)解水(shuǐ)製氫(qīng)；3）生物製(zhì)氫(qīng)
。氫(qīng)氣(qì)的(dí)存儲技(jì)術主要(yào)是加(jiā)壓壓縮(suō)儲氫(qīng)技(jì)術，液化(huà)儲(chǔ)氫技(jì)術(shù)，金屬氧化物儲氫技術(shù)和(hé)有機(jī)化(huà)合物儲(chǔ)氫激(jī)技(jì)術(shù)
。作為生(shēng)活用(yòng)氫(qīng)，經濟(jì)效益十(shí)分可(kě)觀
。關(guān)於(yú)製氫國(guó)內開(kāi)展的比較多的主要(yào)是(shì)太(tài)陽能(néng)光伏製氫儲(chǔ)能(néng)與燃料(liào)電池相(xiāng)結(jié)合，當(dāng)日照情(qíng)況良(liáng)好(hǎo)時，通過電(diàn)解水製氫將多餘(yú)的(dí)電能(néng)儲存(cún)起來；在(zài)陽光條件下不能(néng)使光(guāng)伏(fú)發電係(xì)統(tǒng)正(zhèng)常工作(zuò)時，將儲(chǔ)存(cún)的氫通(tōng)過燃料(liào)電池轉(zhuǎn)換為電能(néng)，繼續(xù)向負(fù)載送(sòng)電(diàn)，從(cóng)而(ér)保證了係統供電的連(lián)續(xù)性
。

2.不同電(diàn)壓(yā)等(děng)級配電(diàn)網(wǎng)中儲(chǔ)能(néng)係統的應(yīng)用(yòng)

在(zài)配(pèi)電網規劃規劃(huá)階(jiē)段，儲能係統(tǒng)的(dí)配(pèi)置(zhì)策略應(yīng)與電(diàn)壓(yā)等(děng)級一起考(kǎo)慮
。

2.1高(gāo)壓(yā)配(pèi)電係統中的儲(chǔ)能(néng)

在(zài)高壓配電係(xì)統(tǒng)中，儲能係統(tǒng)主(zhǔ)要用於削峰(fēng)填(tián)穀
。儲能(néng)係(xì)統的容量和安裝(zhuāng)位置(zhì)，應根(gēn)據負荷(hé)特(tè)征和(hé)優化(huà)目(mù)標進行(háng)優(yōu)化計算
。圖(tú)1給出(chū)了一條典型的(dí)負荷(hé)持續時(shí)間曲綫(xiàn)
。在這條曲綫(xiàn)中(zhōng)，5%的(dí)時間(jiān)裏負(fù)荷(hé)水平比(bǐ)平(píng)均負(fù)荷水平（負(fù)荷峰值(zhí)的56%）高(gāo)
。為(wéi)了保(bǎo)障(zhàng)電力(lì)係統(tǒng)的安運(yùn)行和用(yòng)戶的供電(diàn)可(kě)靠(kào)性，電(diàn)力係統應提供(gōng)足(zú)夠(gòu)的(dí)備用(yòng)容量(liáng)，以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)持(chí)續(xù)時(shí)間不超過(guò)5%的(dí)高(gāo)峰負荷(hé)的(dí)供電需(xū)求(qiú)
。在這種情況(kuàng)下，為了滿足高峰負荷需(xū)求(qiú)的備用(yòng)容(róng)量將大大降(jiàng)低(dī)電(diàn)力係統的運行(háng)效(xiào)率，導(dǎo)致高投(tóu)資(zī)和資源(yuán)浪費
。如(rú)果在高(gāo)壓(yā)配(pèi)電係(xì)統采用(yòng)儲(chǔ)能(néng)裝置(zhì)，可(kě)以有(yǒu)效地減少所需的係統(tǒng)備(bèi)用(yòng)容量(liáng)，節(jié)省(shěng)電力(lì)設(shè)備(bèi)投(tóu)資(zī)
。但另一方麵，儲能裝置用(yòng)於電力(lì)調峰，需(xū)要裝(zhuāng)置較大(dà)容量的儲(chǔ)能容量(liáng)，顯(xiǎn)然(rán)，容量越大(dà)，其製(zhì)造和控製(zhì)就(jiù)越(yuè)困(kùn)難
。目前儲(chǔ)能係統的造價仍(réng)較(jiào)高，其投(tóu)資(zī)有可(kě)能(néng)會超(chāo)過了係統備用的投資
。高壓(yā)配電網中儲(chǔ)能係(xì)統的容量(liáng)配(pèi)置(zhì)應(yīng)和采(cǎi)用(yòng)係統備用的方(fāng)法(fǎ)進(jìn)行技術經(jīng)濟比較(jiào)，其過(guò)程(chéng)如圖2所(suǒ)示
。

2.2中壓(yā)配電(diàn)係統(tǒng)中的(dí)儲(chǔ)能(néng)

在中(zhōng)壓(yā)配電係統(tǒng)中，儲能係統(tǒng)的應(yīng)用(yòng)往(wǎng)往(wǎng)是為了(liǎo)平(píng)抑間(jiān)歇(xiē)性(xìng)DG的(dí)出(chū)力(lì)波動和(hé)提高(gāo)中(zhōng)壓配電(diàn)網(wǎng)的(dí)能量調度能(néng)力(lì)，從而提(tí)高中壓配(pèi)電網對DG的(dí)接納能力
。對於(yú)風(fēng)力(lì)發電，光伏(fú)發電(diàn)等(děng)新(xīn)能(néng)源DG，其出力(lì)受到自然條件的限(xiàn)製，呈(chéng)現(xiàn)顯(xiǎn)著的(dí)間歇(xiē)性(xìng)特(tè)征(zhēng)
。DG出力的波(bō)動會(huì)導(dǎo)致(zhì)配(pèi)電網電能質量的(dí)下降，特(tè)別當DG滲(shèn)透率(shuài)達到(dào)一(yī)定程度(dù)時，其(qí)對配電網(wǎng)電(diàn)能質量(liáng)的(dí)影(yǐng)響將(jiāng)不能(néng)忽(hū)略(lüè)
。應用(yòng)儲(chǔ)能裝置(zhì)是改善(shàn)分布式發(fā)電輸出(chū)電壓和頻率質(zhì)量的有(yǒu)效途(tú)徑，同時(shí)增(zēng)加了DG與電(diàn)網並網(wǎng)運(yùn)行時的可靠性
。DG單(dān)元與(yǔ)儲(chǔ)能(néng)裝置的聯合運行與協調(tiáo)控製是(shì)解決諸如電(diàn)壓(yā)跌落(là)，湧(yǒng)流(liú)和(hé)瞬(shùn)時供電(diàn)中斷等動態(tài)電(diàn)能質量問(wèn)題的(dí)有效(xiào)手段之(zhī)一(yī)
。儲能係(xì)統使(shǐ)得不可調(tiáo)度的(dí)DG發(fā)電單元能夠(gòu)作為可(kě)調度(dù)機組單(dān)元運(yùn)行(háng)，實現(xiàn)與大電網的並網(wǎng)運(yùn)行，在必要時(shí)向電(diàn)力公司(sī)賣(mài)電，提(tí)供削(xiāo)峰，緊急功率支持等服務
。例如(rú)太(tài)陽能，風力等(děng)間歇(xiē)性DG，DG單(dān)元擁(yōng)有者(zhě)不(bù)能(néng)製(zhì)定(dìng)發電計劃，但有(yǒu)了(liǎo)儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)，他(tā)們就(jiù)可以在(zài)特(tè)定的(dí)時(shí)間提供(gōng)所需的(dí)電(diàn)能，而(ér)不必(bì)考(kǎo)慮(lǜ)此事DG單元(yuán)能夠(gòu)發出多少電能，通過儲(chǔ)能的調(tiáo)節作用就(jiù)可按(àn)照(zhào)預先製定(dìng)的各(gè)種不同發電(diàn)規劃進(jìn)行發電
。此(cǐ)時(shí)儲能(néng)的量配置(zhì)涉及(jí)到(dào)經(jīng)濟(jì)平(píng)衡(héng)問題(tí)：儲能的容(róng)量(liáng)越大(dà)，係(xì)統調度的靈活性就越(yuè)高，DG單(dān)元擁有者就可以(yǐ)獲取更多的(dí)經濟利益(yì)；但儲能容量(liáng)越大，其(qí)投(tóu)資也(yě)越(yuè)大
。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟分(fēn)析，在兩者(zhě)之間找到(dào)佳經濟(jì)平(píng)衡點
。

2.3低壓(yā)配(pèi)電係(xì)統中的儲能

在(zài)低電壓(yā)配電係(xì)統(tǒng)中，儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)主要(yào)用於用戶側(cè)，成為電力(lì)係統(tǒng)進行(háng)需求(qiú)側管(guǎn)理的有效(xiào)技(jì)術手段，例(lì)如(rú)微(wēi)網(wǎng)中(zhōng)的電池係統(tǒng)
。低(dī)壓配電係(xì)統(tǒng)中的儲能(néng)係(xì)統還(huán)能(néng)用(yòng)作緊急電源，提(tí)高電(diàn)能(néng)質(zhì)量和供(gōng)電可(kě)靠性
。另外，電(diàn)動車(chē)往(wǎng)往接於(yú)用戶(hù)側(cè)，在(zài)有效管(guǎn)理(lǐ)的情況下，其(qí)電(diàn)池(chí)也可以(yǐ)參(cān)與電(diàn)力係統的削(xiāo)峰填(tián)穀
。

（1）需(xū)求側管理(lǐ)

電力係統(tǒng)的(dí)需求(qiú)側管(guǎn)理會(huì)采用(yòng)合(hé)適的手(shǒu)段(duàn)引導終(zhōng)用戶(hù)改變(biàn)能(néng)源(yuán)使用模(mó)式(shì)
。儲(chǔ)能作為(wéi)一(yī)種能(néng)量(liáng)存(cún)儲設備(bèi)，改變(biàn)了用電(diàn)需求和發電的(dí)同(tóng)時性(xìng)要求(qiú)，成為(wéi)輔助(zhù)需(xū)求側(cè)管(guǎn)理的有(yǒu)效(xiào)技(jì)術(shù)手(shǒu)段(duàn)
。另(lìng)一方(fāng)麵，需求側管(guǎn)理(lǐ)也(yě)可降低(dī)用於(yú)改(gǎi)善(shàn)電能質量所(suǒ)需的儲能(néng)係(xì)統容(róng)量(liáng)
。

（2）緊急(jí)備用

緊急(jí)備(bèi)用的(dí)典型(xíng)應用(yòng)是不間(jiān)斷電(diàn)源
。當電(diàn)網發生故障(zhàng)且(qiě)分(fēn)布式發(fā)電裝置不(bù)能正常(cháng)供(gōng)電時（例(lì)如，利用太(tài)陽(yáng)能發電的夜間(jiān)，風力(lì)發(fā)電(diàn)在無風時(shí)，或者(zhě)其(qí)他(tā)類(lèi)型(xíng)DG處於檢修(xiū)期(qī)間等(děng)），儲能係統可作為(wéi)向用戶提供電(diàn)力(lì)
。儲能(néng)係統(tǒng)的容(róng)量配置(zhì)主要取決於(yú)負荷(hé)的需求
。考(kǎo)慮(lǜ)到儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)的造(zào)價(jià)目前尚較高(gāo)，作為應(yīng)急(jí)電源的儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)主要配置於一些重要用戶（如(rú)醫(yī)院(yuàn)，數據(jù)等）

（3）提高電(diàn)能(néng)質量

將儲能(néng)係統用於(yú)用戶側，可以提高電能質量(liáng)，增(zēng)強(qiáng)係統的供(gōng)電(diàn)可靠性
。從技術(shù)上來說，現(xiàn)在(zài)已(yǐ)經(jīng)可(kě)以(yǐ)利用儲能裝置為(wéi)用(yòng)戶（家庭用戶(hù)，商業或工業(yè)用戶）提供(gōng)不(bù)簡短(duǎn)的高質量供(gōng)電電(diàn)源，而且可(kě)以讓用戶(hù)自主(zhǔ)選擇(zé)合適通過(guò)配電回(huí)路從電網(wǎng)獲取電能或向電網(wǎng)回(huí)饋電(diàn)能
。

（4）電動汽(qì)車(chē)

電(diàn)池(chí)電動汽(qì)車（BatteryElectricalVehicle）中(zhōng)的電(diàn)池(chí)采(cǎi)用(yòng)電網進行充電(diàn)，對電網而言就(jiù)是一種電能存儲係(xì)統
。智能電(diàn)動(dòng)汽車充放電管理係(xì)統(tǒng)有實(shí)現(xiàn)對電動汽車的(dí)有序充(chōng)放(fàng)電(diàn)，從(cóng)而(ér)充分利用(yòng)儲能係統的削(xiāo)峰填(tián)穀(gǔ)能(néng)力
。例如(rú)，在風力或(huò)太陽能DG發(fā)電高(gāo)峰(fēng)時期(qī)，可對(duì)電(diàn)動汽(qì)車(chē)的(dí)電池進(jìn)行充(chōng)電(diàn)，從(cóng)而吸納多餘的風電(diàn)電(diàn)能
。在風(fēng)力(lì)或太(tài)陽能DG發(fā)電(diàn)低(dī)穀且負荷(hé)用電(diàn)高(gāo)峰(fēng)時期，應避免電動(dòng)汽(qì)車充(chōng)電(diàn)，通過電價(jià)等(děng)措(cuò)施(shī)引導(dǎo)電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)的(dí)充電延遲到(dào)稍後非(fēi)負荷(hé)高峰(fēng)時期(qī)
。電(diàn)動汽(qì)車回(huí)饋(kuì)電(diàn)網（VehicletoGrid，V2G）模(mó)式允許電動車的電池(chí)向(xiàng)電網(wǎng)回饋電能
。這種模式(shì)大大(dà)增加(jiā)了電力(lì)係統運(yùn)行的靈活(huó)性(xìng)和可調(tiáo)度性
。

3.Acrel-2000ES儲能櫃能(néng)量管理係統

3.1係統概述

安科瑞儲能(néng)能量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統(tǒng)Acrel-2000ES，專門(mén)針對工(gōng)商業儲能櫃，儲(chǔ)能(néng)集(jí)裝箱(xiāng)研發(fā)的一(yī)款儲能EMS，具有(yǒu)*的(dí)儲能(néng)監控(kòng)與管(guǎn)理功(gōng)能,涵蓋(gài)了儲(chǔ)能(néng)係(xì)統(tǒng)設(shè)備(bèi)(PCS，BMS，電表，消防，空調(tiáo)等)的(dí)詳細信息,實(shí)現了數據采(cǎi)集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據存(cún)儲，數(shù)據(jù)查(chá)詢與分析，可視化(huà)監控，報警(jǐng)管(guǎn)理，統計報表(biǎo)等功(gōng)能
。在高(gāo)級應(yīng)用上支(zhī)持能(néng)量(liáng)調度,具(jù)備計劃(huá)曲(qū)綫(xiàn)，削(xiāo)峰填(tián)穀(gǔ)，需量控(kòng)製，防逆流等控製功(gōng)能
。

3.2係統結構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采(cǎi)或者通過通訊(xùn)管理(lǐ)或(huò)串口服務器將儲能櫃(guì)或(huò)者儲(chǔ)能集(jí)裝箱內(nèi)部(bù)的(dí)設備接入(rù)係統
。係(xì)統結(jié)構(gòu)如(rú)下：

3.3係統功能

3.3.1實時(shí)監測

係(xì)統人機界麵(miàn)友好(hǎo)，能(néng)夠顯(xiǎn)示儲能櫃(guì)的(dí)運(yùn)行狀態，實(shí)時監(jiān)測PCS，BMS以及(jí)環境(jìng)參(cān)數(shù)信(xìn)息(xī)，如(rú)電(diàn)參量，溫(wēn)度(dù)，濕(shī)度等(děng)
。實時顯示有(yǒu)關(guān)故(gù)障，告警，收益等(děng)信(xìn)息
。

3.3.2設備監(jiān)控

係統(tǒng)能夠(gòu)實(shí)時(shí)監測(cè)PCS，BMS，電表，空調(tiáo)，消(xiāo)防(fáng)，除濕(shī)機等(děng)設(shè)備的運行狀(zhuàng)態及運行(háng)模式
。

PCS監(jiān)控：滿足(zú)儲能(néng)變流(liú)器(qì)的參(cān)數(shù)與(yǔ)限值(zhí)設置；運(yùn)行模(mó)式設(shè)置；實現儲能變流器交直(zhí)流側(cè)電(diàn)壓，電流(liú)，功率(shuài)及(jí)充(chōng)放電量參數(shù)的(dí)采(cǎi)集(jí)與展(zhǎn)示；實現PCS通訊(xùn)狀(zhuàng)態(tài)，啟停(tíng)狀態，開關(guān)狀態，異常告(gào)警等狀(zhuàng)態(tài)監(jiān)測(cè)
。

BMS監(jiān)控：滿足電(diàn)池(chí)管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統的參(cān)數與(yǔ)限值設置；實(shí)現(xiàn)儲能(néng)電(diàn)池的電芯，電池簇(cù)的(dí)溫度，電壓，電流的監(jiān)測；實現(xiàn)電(diàn)池充(chōng)放(fàng)電(diàn)狀(zhuàng)態，電壓(yā)，電(diàn)流及(jí)溫度異(yì)常狀態的告警
。

空調(tiáo)監(jiān)控(kòng)：滿(mǎn)足環境溫(wēn)度的監測，可根據設置(zhì)的(dí)閾(yù)值進(jìn)行空調溫(wēn)度(dù)的聯(lián)動(dòng)調節，並(bìng)實時監測(cè)空調(tiáo)的運行(háng)狀態及(jí)溫濕度數據(jù)，以曲綫(xiàn)形(xíng)式進(jìn)行展(zhǎn)示
。

UPS監控(kòng)：滿足UPS的運行狀(zhuàng)態(tài)及相關電(diàn)參(cān)量監(jiān)測
。

3.3.3曲(qū)綫報(bào)表(biǎo)

係統能(néng)夠對(duì)PCS充放(fàng)電(diàn)功率曲綫(xiàn)，SOC變(biàn)換曲(qū)綫，及(jí)電壓，電流(liú)，溫度等(děng)歷史曲(qū)綫的查詢與展(zhǎn)示
。

3.3.4策(cè)略(lüè)配置(zhì)

滿(mǎn)足儲能係(xì)統設備參(cān)數的(dí)配(pèi)置(zhì)，電(diàn)價(jià)參(cān)數(shù)與(yǔ)時(shí)段的設置，控(kòng)製(zhì)策略的選擇
。目前支持的(dí)控製策(cè)略(lüè)包(bāo)含計(jì)劃(huá)曲綫(xiàn)，削峰(fēng)填穀(gǔ)，需量(liáng)控製(zhì)等(děng)
。

3.3.5實(shí)時報警(jǐng)

儲能(néng)能(néng)量管理係(xì)統具有實時告警功能，係統能(néng)夠對(duì)儲能(néng)充(chōng)放電越(yuè)限(xiàn)，溫(wēn)度越限，設備(bèi)故障(zhàng)或通信故障(zhàng)等事件發(fā)出告(gào)警(jǐng)
。

3.3.6事件查(chá)詢統計

儲能(néng)能(néng)量(liáng)管理(lǐ)係統能夠(gòu)對遙(yáo)信(xìn)變位(wèi)，溫濕(shī)度(dù)，電(diàn)壓越限(xiàn)等事(shì)件(jiàn)記錄(lù)進(jìn)行存(cún)儲和管理(lǐ)，方便(biàn)用戶(hù)對(duì)係(xì)統(tǒng)事件和報警(jǐng)進行歷史(shǐ)追溯，查(chá)詢(xún)統計，事故分(fēn)析(xī)
。

3.3.7遙控(kòng)操(cāo)作

可以(yǐ)通(tōng)過(guò)每(měi)個設備下麵的(dí)紅(hóng)色按鈕對PCS，風機，除濕機(jī)，空(kōng)調(tiáo)控製器，照(zhào)明(míng)等設(shè)備進行(háng)相應(yīng)的控(kòng)製，但是(shì)當設備未(wèi)通信(xìn)上時，控製按(àn)鈕會顯(xiǎn)示無效(xiào)狀(zhuàng)態(tài)
。

3.3.8用(yòng)戶權限(xiàn)管理

儲能能量(liáng)管(guǎn)理係(xì)統為(wéi)保障係統安全穩(wěn)定運行，設置(zhì)了(liǎo)用戶權限管理功能(néng)
。通(tōng)過用戶權限管(guǎn)理(lǐ)能(néng)夠防(fáng)止未(wèi)經授(shòu)權的操(cāo)作(zuò)（如遙(yáo)控的(dí)操作，數據庫修改等）
。可以定義不(bù)同級別用戶(hù)的登錄名，密碼(mǎ)及(jí)操作權(quán)限(xiàn)，為係(xì)統運(yùn)行，維護，管理(lǐ)提供可(kě)靠(kào)的安(ān)全保(bǎo)障
。

4.相關平台部署(shǔ)硬件選型清單(dān)

5.結束(shù)語

本(běn)文分析了儲能係(xì)統在不同(tóng)電壓等(děng)級配電(diàn)係統中的應用
。在未來配電(diàn)係統的規劃中(zhōng)，應(yīng)考慮儲能係統對負(fù)荷(hé)特性，DG 滲透率，需求(qiú)側(cè)管理(lǐ)等各(gè)方麵的(dí)影(yǐng)響
。在(zài)高壓配電係(xì)統中，抽水蓄能(néng)電站(zhàn)能有(yǒu)效(xiào)地進行(háng)峰穀調節，從(cóng)而(ér)提高電力係(xì)統的運(yùn)行(háng)效率
。在(zài)中壓配(pèi)電(diàn)網中，儲能係統往(wǎng)往(wǎng)與 DG 一(yī)起應用(yòng)，用於提高配(pèi)電(diàn)係(xì)統對 DG 的接(jiē)納能力
。在低壓配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)中(zhōng)，儲能(néng)係統主要用於用戶側(cè)，成(chéng)為(wéi)電力(lì)係統(tǒng)進行(háng)需求側管(guǎn)理和(hé)緊(jǐn)急(jí)備用的有(yǒu)效(xiào)技術手(shǒu)段
。另(lìng)外在有(yǒu)效(xiào)管理(lǐ)的情況下，電(diàn)動(dòng)汽車的電(diàn)池(chí)也可以(yǐ)參(cān)與(yǔ)電力係(xì)統的削峰(fēng)填穀(gǔ)
。

參考(kǎo)文獻

[1］張祖平(píng)，劉(liú)思革，梁惠施. 電力儲能(néng)在不同(tóng)電壓等(děng)級配(pèi)電(diàn)網中的應用(yòng)

[2］張(zhāng)文(wén)亮(liàng)，丘明(míng)，來(lái)小康．儲能(néng)技(jì)術(shù)在(zài)電(diàn)力係(xì)統中的應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術，2008，32（7）：1-9．

[3]企業微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手(shǒu)冊(cè)2022.05版(bǎn).