储能的作用及其电力系统应用
储能技术及其在现代电力系统中的应用
储能技术及其在现代电力系统中的应用随着全球经济的不断发展和人民生活水平不断提高，越来越多的国家和地区开始积极开展可再生能源开发和利用，促进能源结构的转型，以缓解各种能源带来的环境问题。
可再生能源具有间接性和不稳定性等缺陷，需要进行有效的储存和利用，从而提高其可持续利用性和经济性。
储能技术的引入和应用，能够在一定程度上缓解电力系统中出现的能源负荷平衡问题，实现电力市场的有效运作，提高能源利用效率，降低能源消耗、污染和碳排放等，保障了人们的生活和经济发展的持续性和可持续性。
储能技术的分类根据能量的储存形式和储能方式的不同，储能技术可以分为多种类型，主要包括以下几种：电化学储能技术电化学储能是指将能量转化为电化学能并储存，当需要使用时，将电化学能转化成其他形式的能量。
电化学储能技术主要包括超级电容器和电池等。
超级电容器是一种电化学储能装置，它具有极高的充放电速度、循环寿命长、无污染异物、体积小、存储容量大等特点，并且适用于大电流、小电压环境下的储能需求。
电池则是将电化学能转化为电能的设备，包括铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。
目前，电池广泛用于手机、平板电脑、笔记本电脑等小型电子设备上，并逐渐向汽车、电动车、交通、通讯、储能电网等领域拓展。
机械动能储能技术机械动能储能是指将外部能源转化为机械能并储存，当需要使用时，将机械能转化成电能或其他形式的能量。
机械动能储能技术主要包括飞轮储能、压缩空气储能等。
飞轮储能是指通过能源驱动飞轮进行加速，将能量储存在飞轮的旋转动能中，等到需要使用时，再通过飞轮转动将机械能转化为电能。
飞轮储能具有高效、环保、无噪音等特点，已经广泛应用于轨道交通、飞行器、高速列车等领域。
压缩空气储能则是将外部能源通过压缩空气的方式储存，等到需要使用时，通过膨胀机将空气膨胀，从而释放储存的能量。
热能储能技术热能储能是将外部能源转化为热能并储存，等到需要使用时，将热能转化为其他形式的能量。
热能储能技术主要包括热水储能、熔融盐储能等。
储能的作用及其电力系统应用
储能的作用及其电力系统应用储能是指将能量在一段时间内存储起来，以便在需要时释放出来使用的过程。
它在电力系统中起到了重要的作用。
下面将详细介绍储能的作用以及在电力系统中的应用。
1.调峰平谷：电力系统的负荷在不同时间段内存在差异，在峰值负荷时，电力系统需要提供大量的电能来满足需求，而在谷值负荷时，供电需求相对较低。
而储能可以在负荷谷值期间将电能储存起来，在负荷峰值期间将其释放出来，以平滑负荷曲线，实现调峰平谷的效果。
2.技术支持：储能技术可以为电力系统提供技术支持。
在极端天气等特殊情况下，电力系统可能会面临故障或者其他问题，而储能可以作为备用电源，在紧急情况下提供电能，维持系统的正常运行，保障用电的稳定供应。
3.接纳非稳定电源：随着可再生能源的快速发展，如风电、光伏发电等非稳定电源的并网比例逐渐增加。
然而，这些非稳定电源会受到天气等因素的影响，其输出功率波动较大。
储能可以在电力系统中接纳这些非稳定电源，并通过将多余的电能存储起来或者将其释放出来，以平衡供需之间的差异。
除了以上的作用外，储能还可以提供灵活性和可靠性，增加电力系统的韧性，减少电压和频率的波动等。
在电力系统中的应用主要有以下几种方式：1.能量存储电站：能量存储电站是将电能转化为其他形式的能量来储存起来，如机械能、化学能等。
常见的储能电站有抽水蓄能电站、压缩空气储能电站等。
这些电站可以提供大容量的储能，用于平衡负荷需求和应对紧急情况。
2.储能设备：储能设备是指通过将电能存储在电池、超级电容器等设备中，实现电能的存储和释放。
电动汽车电池、家用储能设备等都属于这一类别。
这些储能设备可以提供小型、分布式的储能解决方案，用于平衡电力系统的负荷波动和提供备用电源。
3.分布式储能系统：分布式储能系统将储能设备分散放置在用户侧或电力网侧的点位上，形成一个分布式的储能网络。
它可以实现在用户侧调峰平谷，提高用电效率和自给自足程度；在电力网侧参与电网调度，提高电网供能能力和抗扰能力。
新型电力系统中储能应用功能的综述与展望
新型电力系统中储能应用功能的综述与展望一、概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出，新型电力系统正逐渐成为未来能源体系的核心。
新型电力系统以清洁、高效、灵活为特点，其中储能技术扮演着至关重要的角色。
储能技术能够平抑电力供应与需求之间的波动，提高电力系统的稳定性和经济性，为可再生能源的大规模接入和消纳提供了有力的技术支撑。
本文旨在对新型电力系统中储能应用的功能进行全面的综述，并展望其未来的发展趋势，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
本文将简要介绍新型电力系统的基本特征和储能技术在其中的重要地位。
随后，将重点分析储能技术在新型电力系统中的主要应用功能，包括能量存储与释放、功率平衡、频率调节、电能质量控制等。
还将探讨储能技术在提升电力系统灵活性、促进可再生能源消纳、支撑微电网和虚拟电厂运营等方面的积极作用。
在展望部分，本文将分析储能技术在新型电力系统中的未来发展趋势，包括技术创新、成本降低、规模化应用等方面。
同时，还将探讨储能技术在应对能源转型挑战、促进能源互联网建设、推动能源可持续发展等方面的潜在价值和作用。
储能技术在新型电力系统中发挥着至关重要的作用，其应用功能的不断拓展和深化将为电力系统的转型升级提供强有力的支撑。
本文的综述与展望旨在加深对储能技术在新型电力系统中应用功能的理解，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1. 新型电力系统的特点与挑战清洁低碳：新型电力系统以新能源为主体，如光伏、风电等，逐步替代传统的化石能源，以实现电力生产的清洁化和低碳化。
柔性灵活：新型电力系统需要具备更高的灵活性和适应性，以应对新能源发电的不确定性和波动性。
智慧融合：新型电力系统将广泛应用智能技术和信息技术，实现电力系统的智能化管理和运行。
新能源的不确定性和波动性：新能源发电的随机性和波动性给电力系统的运行和控制带来了更大的复杂性和难度。
新能源并网消纳和系统安全可靠供电的难度：特别是在极端天气条件下，新能源的耐受能力较为脆弱，给电力系统的稳定运行带来了挑战。
储能对新型电力系统发展的作用和意义
储能对新型电力系统发展的作用和意义储能技术在新型电力系统发展中的作用和意义大家好，今天我们来聊聊储能技术在新型电力系统发展中的作用和意义。
我们要明白什么是储能技术。
简单来说，储能就是把能量储存起来，以备不时之需。
而新型电力系统则是我们现在使用的电力系统，它更加环保、高效、智能。
那么，储能技术在新型电力系统中到底有什么作用和意义呢？接下来，我们就来一一道来。
1. 储能技术可以提高新型电力系统的可靠性想象一下，突然停电了，我们的生活会变得多么不便。
而储能技术就像是我们的救星，可以在电力系统出现问题时，迅速补充能量，保证电力的稳定供应。
这样一来，我们的日常生活就不会受到太大影响，而且还能减少对传统能源的依赖，实现真正的绿色生活。
2. 储能技术可以提高新型电力系统的灵活性现在的新型电力系统已经非常智能了，可以根据需求自动调整电力的输出。
但是，有时候这些智能设备可能会出现故障，导致电力供应不稳定。
这时候，储能技术就可以发挥作用了。
通过储存多余的能量，我们可以在需要的时候迅速释放出来，保证电力供应的稳定性。
这样一来，我们的新型电力系统就能更加灵活地应对各种突发情况。
3. 储能技术可以降低新型电力系统的成本大家都知道，新能源的发展对于降低碳排放、保护环境非常重要。
但是，新能源的价格相对较高，这也给新型电力系统的推广带来了一定的困难。
而储能技术的出现，可以帮助我们解决这个问题。
通过储存过剩的太阳能、风能等新能源，我们可以在低谷时期使用，从而降低新型电力系统的运行成本。
这样一来，新能源就能更好地为人们所接受，推动我们走向更加绿色的未来。
4. 储能技术可以促进新型电力系统的创新有了储能技术的支持，我们的新型电力系统就有了更多的可能。
比如说，我们可以研究更高效的储能设备，提高能量的转化率；还可以开发新的调度算法，实现更智能的能量管理。
这些创新都将为我们的生活带来更多便利，同时也有助于推动整个社会的科技进步。
储能技术在新型电力系统发展中具有举足轻重的地位。
储能技术在电力系统中的应用
储能技术在电力系统中的应用随着社会经济的发展和科技的进步，能源问题成为了全球关注的焦点。
随之而来的是对电力系统的要求日益增加，传统的电力系统已经无法满足现代社会对电力的需求。
而储能技术的出现，为解决电力系统的问题提供了全新的思路和解决方案。
一、储能技术的意义和前景储能技术是指将电能转化为其他形式的能量储存起来，在需要的时候再将其转化回电能的一种技术。
它可以解决电力供需不平衡、可再生能源波动性大等问题，提供电力系统的稳定性和可靠性，同时还可以提高能源的利用效率。
因此，储能技术在电力系统中有着广阔的应用前景。
目前，储能技术已经广泛应用于电力系统的多个领域。
首先，它可以用于平衡电力系统的负荷需求和供应能力。
在电力需求高峰期，储能技术可以释放储存的电能，缓解供电不足的压力；而在电力需求低谷期，储能技术可以储存多余的电能，避免能源的浪费。
其次，储能技术可以应对可再生能源的波动性。
太阳能和风能等可再生能源的产生受到天气等因素的影响，而储能技术可以储存这些能源，在需要的时候释放出来，保证电力系统的稳定供应。
此外，储能技术还可以用于电力系统的备用电源和黑启动，提高电网的抗灾能力，并在电能储存和输电之间起到缓冲作用。
二、储能技术的类型和特点目前，常见的储能技术主要包括电化学储能技术、热能储能技术和机械储能技术。
其中，电化学储能技术是最常见和应用最广泛的一种技术，包括了锂电池、钠-硫电池、锌-铝电池等。
它具有能量密度高、环境污染小、寿命长等特点，适用于小型储能系统和电动汽车等领域。
热能储能技术主要通过储存热能来实现能量的转化和储存，如热能储存材料和热泵等。
机械储能技术则主要通过蓄能机械将电能转化为机械能，如压缩空气储能、飞轮储能等。
不同类型的储能技术各有其特点和优势，可以根据实际需求选择合适的技术。
电化学储能技术具有高能量密度和长寿命的优势，适用于大容量、长时间储能需求；热能储能技术则具有能量转化效率高的特点，适用于对能量转化效率要求较高的场景；机械储能技术则具有响应速度快和寿命长的优势，适用于短时间高功率输出的需求。
储能在新型电力系统中的作用研究
储能在新型电力系统中的作用研究摘要：传统电力系统发电采用即时传输模式，发电/负荷往往要求实时平衡的状态。
而我国电力需求存在高峰段和低峰段。
电网调峰过程中的负荷冲击增加了电网系统的不稳定性。
储能技术在店里系统中的应用解决了传输电力系统中快速补偿不平衡功率的问题。
通过充分利用可再生能源、清洁能源发电并进行大规模储能，可以有效的打破传统电力系统供电网络在时间和空间上不平衡的状态，平滑能源发电波动，从而提高电力系统运行的稳定性。
关键词：储能技术；新型电力系统；现代能源体系；新能源；储能创新一、新型电力系统（一）定义新型电力系统是清洁低碳安全高效的现代能源体系建设的核心组成部分，是碳达峰碳中和战略背景下对现有大电源、大电网的形态借助源、网、荷、储等技术升级，实现多能源融合互动、低碳清洁的电网运行目标。
新型电力系统的供电主体为新能源，且引入了各种新型装备技术及创新机制，为电网运行负荷低谷和高峰供需平衡的调节提供了可行的实施方案，高效的实现了对风能、氢能、太阳能、天然气、智能能源、储能等清洁能源的在电网系统内部的智能调节。
简言之，新型电力系统是新能源融合发展和实现碳达峰碳中和发展目标的必然要求。
（二）系统特征新型电力系统利用互联网技术、数字化技术、智能化技术实现多种清洁能源的产业融合互动，为数字清洁能源新业态和数字化管理奠定了基础。
它最大的特征在于为新能源业态构建起了智慧系统，为新能源产业融合发展赋予了新动能。
通过多种清洁能源的融合和产业结构调整，实现了新能源的优化配置，有效的提高了新能源的利用率。
新型电力系统还具有平衡源荷互动的特征。
多种新能源的融合发展构建起大电网柔性互联形态，在数字化管理下智能配网与微电网实现了多元化协同发簪，形成了良性互动。
新型电力系统多种能源的融合采用了分布式结构消纳能量的方式，客观的解决了不同能源发电在时间和空间上的波动性与间歇性，实现了源荷互动与平衡。
新型电力系统还具有多层级电力防护的特征。
储能在电力系统中的作用
储能在电力系统中的作用储能是指将电能转化为其他形式的能量并存储起来，在需要时再将其转化为电能供应给用户的过程。
在电力系统中，储能技术起到了至关重要的作用，可以提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。
首先，储能技术可以提高电力系统的可靠性。
传统的电力系统主要依靠发电厂根据用电负荷的变化进行调度，但是由于电力系统的负荷波动较大，难以及时进行调度。
而储能技术可以在电力供需峰谷差距较大时，将多余的电能转化为储能并储存起来，以备不时之需。
当电力供需发生失衡时，储能技术可以迅速释放电能，补充电力系统需求，保障电力供应的可靠性。
其次，储能技术可以提高电力系统的稳定性。
电力系统中，供电负荷的波动会导致电压和频率的变化，进而影响电力设备的正常运行。
而储能技术可以利用其快速响应和调节特性，对电力系统的频率和电压进行调节，减小电力系统的运行波动，提高电力系统的稳定性。
此外，储能技术还可以提高电力系统的经济性。
储能技术可以用于峰谷电价差距较大的时段，以较低价格购买电能并储存起来，在需求高峰时段将其释放，以高价销售。
这样可以有效降低电力系统的总成本，并提高系统的运行效益。
此外，储能技术还可以提高电力系统的发电利用率。
传统的电力系统存在因风光等可再生能源的间歇性特点导致的发电波动问题，而储能可以在可再生能源不稳定供电时，储存多余的电能，并在供电不足时释放，使得可再生能源的发电利用率更高。
储能技术包括多种形式，如电池储能、超级电容器储能、压缩空气储能和水泵储能等。
不同的储能技术有着各自的特点和适用于不同场景的优势。
例如，电池储能技术具有高能量密度和高效率的特点，适用于小规模和中规模的储能应用；压缩空气储能技术具有较高的功率密度和适应性，适用于大规模储能应用。
因此，在实际应用中，需要综合考虑电力系统的特点和需求，选择合适的储能技术。
总之，储能技术在电力系统中起到了不可替代的作用，可以提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。
随着可再生能源的快速发展和电力系统的转型升级，储能技术有着广阔的应用前景，并将为电力系统的可持续发展注入新的动力。
储能技术介绍及其在电力系统的应用
储能技术介绍及其在电力系统的应用摘要：储能技术是充分利用可再生能源、提高电力系统稳定性的有效手段。
据统计，2020 年3月全球已投运储能项目（含物理储能、电化学储能以及熔融盐储热）累计装机规模达184.7 GW，同比增长1.9%，中国的累计装机规模达到32.5GW，同比增长3.8%。
储能技术按照能量储存方式可主要划分为物理储能、化学储能和其他储能，各有不同的适合应用领域。
近年来新能源行业发展迅猛，特高压电网建设加快，清洁能源的建设规模越来越大，但新能源发电的间断性会对电力系统运行稳定性造成冲击，所以在新能源发电快速发展的同时，储能市场将会迎来快速增长。
本文主要介绍了目前储能技术的现状及其发展趋势，以及在电力系统发、输、配、用等方面的应用情况，可为储能技术研究和工程实践提供一定的参考。
关键词：储能技术；可再生能源；电力系统.0引言随着智能电网和新能源发电时代的到来，因新能源发电需要储能技术的配合来减少对电力系统运行稳定性的冲击，储能技术的影响日益增大，电力系统的发、输、配、用各个环节均有储能技术的应用[1]。
电力储能具有配置方式灵活、环境适应性强且建设周期短、快速响应和双向调节等特点。
我国能源革命将在2050年取得阶段性成果，能源清洁化率和终端电气化率将达到50%，储能市场空间巨大。
近3年来，在政策支持、储能技术进步、需求增长等因素共同作用下，我国电力储能技术应用快速发展并且具备了一定规模。
在电源侧，由于国家政策的补充完善，以及储能市场的快速发展，全国多家知名发电企业已率先开展电力储能技术具体应用研究。
在电网侧，为应对新能源大发展和特高压电网建设，加快智能电网建设进度，发挥储能技术调峰调频、系统备用、黑启动、改善电能质量等作用。
在用户侧，主要通过峰谷价差下的“谷充峰放”模式，改善电力负荷结构，发挥储能技术削峰填谷、需量管理、需求响应以及虚拟电厂等作用。
随着储能技术日趋成熟，储能产业化会逐步增大，储能技术在各个领域的应用将更加清晰，但一些缺点也在实际工程中暴露出来，如储能项目建设、消防安全等缺少相关标准执行，储能电池选型、电站规划配置、系统集成的理论不完善，缺乏相关工程参考，储能系统调控和运行维护缺少经验，储能电池SOC 标定误差较大，系统调控还未达到最优解等。
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文劲宇
思构（SGO）课题组 华中科技大学 电气与电子工程学院 强电磁工程与新技术 国家重点实验室
/ jinyu.wen@
汇报提纲
• 电力系统储能技术 • 新一代能源系统中的储能技术 • 华中科技大学部分相关研究进展 • 一些认识
压缩空气 汞储存
能 源 管 理 旋 转 备 用
超导能
1W
10KW
100KW
1MW
10MW 100MW
功率
超导储能具有极佳的可反复充放电特性
各种储能特性对比（续）
GW MW
发电厂
大型涡轮机
超导磁体 小型/微型柴 储能 油机，涡轮机
功 kW 率
W
飞轮
电池 超级电容器
mW
电容器
μW
24 hrs 30min 1sec
虽然能量能够在天然气管网中大规模存储，但单纯 的利用其系统柔性作为储能，需要考虑能量转化的 损耗
P2G储能需要考虑管道承受氢气腐蚀的能力、天然 气调度问题及混合燃料燃烧特性变化等问题
汇报提纲
• 电力系统储能技术 • 新一代能源系统中的储能技术 • 华中科技大学部分相关研究进展
高比例可再生能源并网 液态金属电池 超导储能SMES 利用抽蓄消纳可再生能源
P2G：Power-to-Gas
用于高比例可再生能源并网的P2G
欧洲的P2G示范工程
应当考虑综合利用能源并避免能 量重复转化，从而减少损失。
P2G对电网和天然气管网的影响 （可调度负荷、天然气管道接纳 H2能力等）
能源网络互联有利于电能存储
相对于电而言，在传输网层面上，气、热系统中的 大规模储能是比较成熟的技术，因此可以与电能存 储实现互补
传统电力系统的特点
发电
输电、变电、配电
用电
调度
电能难以大规模存储 发出电能需即时传输 发电／负荷实时平衡
传统电力系统：刚性（充裕性、稳定性）
电力系统储能的作用
储能把发电与用电从时间和空间上分隔开来 发出的电力不再需要即时传输 用电和发电不再需要实时平衡
储能使传统的“刚性”电力系统变得“柔性” 是高比例可再生能源并网电力系统的关键支撑技术
主要特征：
a. 实现可再生能源优先、因地 制宜的多元能源结构
b. 集中分布并举、相互协同的 可靠能源生产和供应模式
c. 各类能源综合利用，供需互 动、节约高效的用能方式
d. 面向全社会的平台性、商业 性和用户服务性。
摘自：周孝信、程时杰、吴青华、鲁宗相、荆朝霞、文劲宇：“新一代 能源系统基础科学问题和关键技术”重点专项建议网 生物质 CO2
能源互联网的关键设备与支撑技术
关键设备分类
能量的生产与转换 能量的传输 能量的分配和使用 不同能源网络之间的接口 能量的存储
支撑技术分类
规划 运行 市场
文劲宇，方家琨. 能源互联网中的关键设备与支撑技术. 电力系统自动化 （待发表）
1) 高比例可再生能源并网
提出了基于多元复合储能的高比例可再生能源并网 的拓扑结构和规划运行方法
高压远距离输电
区域大电网
功率型 储能
能量型 储能
文劲宇，国家自然科学基金重点项目：基于储能的新型电力系统安全运行 基础理论和方法研究（50937002）
1) 高比例可再生能源并网（续）
直流自耦变压器（DC Auto） VSC1 idc2
ms
μs
响应时间
目前还没有能同时满足功率型 + 能量型需求的电力系统储能技术
汇报提纲
• 电力系统储能技术 • 新一代能源系统中的储能技术 • 华中科技大学部分相关研究进展 • 一些认识
新一代能源系统（能源互联网）
定义： 各种一次、二次能源的生
产、传输、使用、存储和转换 装置以及它们的信息、通信、 控制和保护装置直接或间接连 接的以电网为主干的网络化物 理系统。（能源互联网的基础 设施）
半桥型
0.05~0.1
0.5~1
热损失
长期存储较大 长期存储较大
低
储能周期
有限（有热损失） 有限（有热损失） 理论上无限
运输
短距离
短距离
理论上无限制
优点
成本低技术成熟
储热密度中等， 体积小
储能密度高、长距 离运输、损耗小
缺点
损耗大、装置大
导热率低、腐蚀 性强、损耗大
技术复杂、一次性 投资大
显热储热较成熟；潜热储热依靠材料的发展，也较成熟。两者都已有一 定的工业应用
化学储热目前仍在朝着更合适的体系发展，包括系统设计，反应物选择， 特性建模，经济分析等
储气
地上储气库
地下储气库
主要采用储气库，其相关设备技术主要是建库及其运行管理和维护技术： 气库类型（枯竭油气/盐穴）及其对应的工艺、稳定性密封性分析等技术 垫底技术及提高有效储量和生产技术 地面系统自动化控制，传感技术
储电：功率型 与 能量型
超导磁储能（功率型）
响应速度快 可反复多次充放电 容量有限 冷却维护量大
抽水蓄能（能量型）
以湖北白莲河抽蓄为例 300MW抽发一体可逆式机组 循环效率79~80% 6min内进行各种极限状态切换
储热
特性
显热储热
潜热储热
化学储热
质量密度/kW·h·kg-1
0.02~0.03
储能：功率型 与 能量型
超导磁储能（功率型）
响应速度快 可反复多次充放电 容量有限 冷却维护量大
抽水蓄能（能量型）
能量大 响应速度慢 地理条件制约
各种储能技术特性对比
小 时
最 大 放 电 时 间
分 钟
秒
抽水蓄能
金属空气 电池
钠硫电池
液流电池
高级电池
超级电容
铅酸电池
储能飞轮
UPS与电能质量 低能飞轮
1
8.25亿元
37.5%
林卫星，文劲宇，程时杰，具备阻断直流故障电流能力的直流–直流自耦变压器, 中国电机工程学报，2015， 35(4): 985-994
1) 高比例可再生能源并网（续）
自阻型MMC子模块
ISM
+
UT3
D3 -
C
+
UC - D4
T3
电容数量 二极管数量 IGBT数量 阻断直流故障 设计制造难度
idc1
i1
E1
E2
E1
iVSC2
1:k2
Bus i2
E2
VSC2
MMC1
MMC2
常规DC-AC-DC直流变压器拓扑
v
VSC3
i3
直流自耦变压器拓扑
DC 320kV / 500kV，1000MW DC-AC-DC DC Auto
换流器容量 | 比例
2000MW
1
720MW
36%
成本 | 比例
22亿元