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智能电网的多种储能模式

2013/5/9 9:42:11 作者：UPS应用来源：UPS应用
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人们的作息习惯决定了电网负荷曲线的形态。早晨6点，人们开始了一天的活动，也就是从这个时间开始，电网负荷曲线开始向上扬起，直到10点到12点，形成一天中第一个用电高峰。电网负荷曲线第二个“小山坡”出现在晚间，电气化的现代生活方式让电力系统承受着不小的压力。

人们的作息习惯决定了电网负荷曲线的形态。早晨6点，人们开始了一天的活动，也就是从这个时间开始，电网负荷曲线开始向上扬起，直到10点到12点，形成一天中第一个用电高峰。电网负荷曲线第二个“小山坡”出现在晚间，电气化的现代生活方式让电力系统承受着不小的压力。随着夜深，世界渐趋安静，负荷曲线也渐渐“跌入谷底”，待到太阳升起，曲线又开始了新一天的爬坡。
　　
　　“谷底”和“山坡”给电网增加了调度压力和管理成本。因为，传统电网的运行，时刻处于发电与负荷之间的动态平衡，发出的电力必须即时传输给用户。
　　
　　但这种模式越来越显现出缺陷和不足。随着经济和社会的发展，电网中的高峰负荷不断增加，这就意味着需要不断投资发电厂和输变电设备，才能避免因供电紧张而不得不轮流停电的窘境。我们使出浑身解数来保障这一尖峰时刻的用电安全，但这种行为却是不经济的系统的整体利用率被拉低了。
　　
　　传统电力电网亟须变革，发、输、配、用同时完成的运行模式需要得到根本性改变。承担“削峰填谷”任务的传统办法是靠火电，但减排压力使得火电发展受到控制，那么谁来弥补这个空缺?
　　
　　将电力变为可以存储的商品，先进高效的大规模储能技术为变革提供了全新的思路。
　　
　　实现电能大规模存储
　　
　　想当然的答案就是使用大型电池。但是，尽管电池能在短时间内供电，且响应速度快，却对电网大规模存储无能为力，因为只有电池集群应用才能发挥巨大的调峰能力，而目前储能电池价格昂贵，少量的电池无法应对高强度、大规模充放电。
　　
　　人们迫切需要其他技术。抽水蓄能逐渐受到重视，成为目前大规模储存电能的主要手段。它的运用原理很简单，在有高度落差的两个地点分别建造两座水库，用电量需求低时，开动水泵将水从位置低的水库(下水库)抽到位置高的水库(上水库)，将剩余能量转换为重力势能储存;当用电量激增时，上水库放水，水借助地势差冲向下水库，推动发电机组发电。
　　
　　此方法运用广泛。资料显示，美国电能研究院对抽水蓄能电站做过相关研究，在全球范围内，超过99%的大型储能设施都以抽水蓄能为原理。
　　
　　但抽水蓄能并不完美。由于对地形有特殊要求以及对水资源的要求较高，在我国可再生能源丰富的“三北”地区很难推广使用。
　　
　　大规模储能也有其他技术支持。中关村储能产业联盟发布的《储能产业研究白皮书2011》中指出，压缩空气储能是另一种利用重力差实现大能量储备的方式，已经在德国和美国投入商业运行。
　　
　　参与电力系统调频，是储能价值的另一个体现。如果用电与供电能够实现瞬时平衡，这自然是好，但用电是一直变化的，当供电与用电产生差异时，电网频率就会相应出现偏差，甚至会危及电网运行。
　　
　　这个时候，需要更多电源及时补上去或退下来。在我国，通常由火电厂承担调频任务，以保证电量的供求平衡。但一般情况下，火电厂设备反应速度并不那么快，分钟级的响应速度反应在瞬间响应的电网中，可能导致频率产生偏差，影响电网安全稳定运行。
　　
　　与大型火电设备响应速度慢、不精确且效率低的性能相比，储能电池具有快速响应能力，能在极短时间内充放电。
　　
　　如此优越的性能，必定要花费更多成本。中关村储能产业联盟储能专委会会长俞振华介绍，在美国的电力市场中，储能服务调峰调频是经常的事，相应的电价也会随之变动。例如：在一天中，当调峰容量资源紧张的时间段，电价会出现尖峰。这就不难解释，为什么美国加州夏季用电高峰时刻，电价会比低谷电价高百倍。
　　
　　抽水蓄能原理
　　
　　午夜，用电量低时，发电机停止发电，泵将水从下水库抽到上水库中，将剩余能量转换为重力势能储存。白天，当用电量激增时，上水库放水，水借助地势差冲向下水库，推动发电机组发电，供给电网。
　　
　　压缩空气储能原理
　　
　　空气被泵入地下储藏室(耗尽的天然气井或盐穴)，并且在那里被存储下来。直到需要时，空气经过加压从储藏室中释放出来，用来驱动发电机发电。
　　
　　编辑：Harris
　　
　　

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