新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 18 日 作者简介：李剑王（1985），男，壮族，广西壮族人，本科，工程师，研究方向为电力系统及其自动化。-51-新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用研究 李剑王 广西宝光明建设有限公司，广西 南宁 530000 摘要：摘要：本文针对新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用展开研究。介绍了电力系统自动化的定义、发展以及其重要性和作用。对新型能源储存技术进行了简介，包括其定义、分类、发展趋势和挑战。然后探讨了新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用场景，包括供电系统、微电格系统以及电网调度和电力市场。接着通过案例分析展示了采用新型能源储存技术的电力系统自动化实施。关键词：关键词：新型能源储存技术；电力系统自动化；应用场景；实施 中图分类号：中图分类号：TK-9 1 电力系统自动化概述 1.1 电力系统自动化定义与发展 电力系统自动化是指通过应用先进的信息通信技术和控制策略，实现电力系统各个环节的自动化运行和管理。随着现代科技的不断发展，电力系统自动化在过去几十年中取得了令人瞩目的进展。电力系统自动化从 20 世纪 50 年代便已开始迈步，其发展关键在于自动化装置的大规模应用，比如用于提升电力系统效能和可靠性的自动开关和监控设备。时至 70 年代，随着计算机科技的激进进展，世界见证了第一代数字化自动化系统的出现，这无疑将电力系统的运行监控推向了一个更精细，更高效的境地。从 21 世纪初始至今，智能电网的兴起引领了电力系统自动化技术到新的发展阶段。在现代的电力系统中，智能传感器，远程控制系统，以及大数据分析等先锋科技的深度集成，使电力系统的各环节实时监测、远程操作和智能调度成为可能。这进一步显著提升了其安全性、稳定性以及经济性。1.2 电力系统自动化的重要性和作用 现代能源产业的中枢电力系统自动化，是其经济性提升的重要动力。自动化调度、优化手段能实现电力资源的高效率运用，降低供电支出，进一步提升能源效率。电力系统自动化也成为电力系统可靠性的保障，自动化设备监测和预警系统，让电力设备实时受监，故障即刻被诊断，预防与处理故障的步骤提前，减少停电及事故的概率，保住电力系统供电的稳定。再者，电力系统自动化为系统的可持续性注入新能量。新能源的大规模接入需要电力系统具备动态管理能力，这正是自动化技术的优势所在。通过这一技术，新能源的灵活调度和储能技术的有效运用变得可能，推动电力系统可持续发展的步伐更上一层楼。2 新型能源储存技术简介 2.1 新型能源储存技术的定义及其分类 随着能源需求的不断增长和对可再生能源的广泛应用，传统的电力系统已经面临着一系列的挑战。传统电力系统在能源供应、发电负荷平衡以及电网稳定性方面存在一定的问题。为了解决这些问题，新型能源储存技术应运而生。新型能源储存技术是指将电能转化并储存起来，以供之后再利用的一类技术。它不仅可以解决可再生能源不稳定的特点，还具有提高电力系统的灵活性、可靠性和经济性的潜力。根据储能方式的不同，新型能源储存技术可以分为以下几种分类：在新能源储存技术领域，化学储能顾名思义就是借助于化学方法，如锂离子电池、钠硫电池与锂硫电池等，进行电能的转化和存储。再者是机械能储存技术。如压缩空气储能和液气储能等，它们利用电能转化为机械能，然后进行储存。下面讲的是电化学能储存技术，譬如超级电容器和流动电池等，运用电化学方法，实施电能的转化和储存。中国科技期刊数据库 工业 A-52-结尾则是热能储存技术。通过蓄热水箱、热储能电站等途径，将电能转化成为热能进行储存。2.2 新型能源储存技术的发展趋势和挑战 近年来，新一代储能技术已有较大进展，但仍然存在诸多问题。目前的情况就是，因为储能材料价格比较高，就很难实现规模化使用。除此之外，一部分的能量存储方式的服役时间都比较短，所以可靠性以及耐久性都有待提升。但是，当前的储能系统存在极大的能量、功率等方面不够，有待提高。在这个基础之上，进一步提升储能系统的环保新能，才能够减小对环境的冲击。除开以上这两点，还有一点就是醋能技术的大规模推广和一体化也将会面临着很多的问题。新技术目前有电网的有机结合，才能够让电网更加的安全可靠运行，更加有效的运用电能，都是在等待需要解决的问题。在发展新储能技术的基础之上，需要提升出一系列的储能技术，通过对储能技术的研究以及创新，让其在电网自动控制领域能够得到更加广泛的推广。3 新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用场景 3.1 储能技术在供电系统中的应用 电力系统内的储能技术应用是自动化电力系统的一环，具有关键性质地。逐渐发展的可再生能源与增长的电力需求使得传统供电系统面临着复杂的电力管理和调度之困。引入储能技术能够有力对抗供求不均性、电力质量的问题等挑战，增进供电系统得可靠度及执行灵活性。储能技术根据电力转换方式，可分为化学储能、机械储能、电磁储能等种类。化学储能技术，如锂离子电池、钠硫电池等在供电系统中得使用极为广泛。这些化学储能设备可以存电并在需之时刻释放电力，有意整平供需差异，同时应对电力峰谷变化。在电力系统调度过程中，储能设施在低负荷情况下进行电能储蓄，然后在高负荷时刻释放电能，保机供电系统的稳定发展。我不知道的是此方法还能够伸延到了后备供电、微网等诸多领域。电网若遭遇突变或异常，能源储存装置则担任起备用电源之角色，以求让供电继续不断。此外，微网自成一体，既能独立运作，又可与主要电网联手。因此，让能源储存装置融入微网，能使对电力管理与分配更有效，整体系统的自动化水平也得以提升。另一方面，也可看到，能源储存的引入，对电力系统的优化、市场化进程的推动，都起到了很大的作用。柔性利用储能装置，能实现电源的最优化配置，从而提高电网的操作精准度与效益。而且，有了蓄能技术加入，电力市场的可选择性比以往大了许多，也具备了更多弹性，进一步推动市场竞争与发展的步伐。3.2 储能技术在微电格系统中的应用 微电格系统是指在电力系统中具有独立运行能力的小规模电力系统。由于其灵活性和高度可靠性，微电格系统在分布式能源中的应用逐渐增加。而在微电格系统中，新型能源储存技术的应用则成为提高系统可靠性、稳定性和经济性的重要手段。在微网中，能量存储技术的一个重要用途就是实现供应和需求之间的均衡。然而，目前的微网运行方式大多采用可再生能量，因此，微网的能量供应并不稳定。利用蓄能技术，将多余的电能存储到电网中，当电能供应短缺时，再将其释放出去，为整个电网提供充足的电能。采用储能技术能够实现微网能源供给与需求的均衡，提升微网运行的可靠性与稳定性。能量存储是改善微网供电品质的有效途径。在微网中，新能源具有间歇性、波动性等特点，将导致微网的电压不稳定、频率不稳定，进而对电力系统的供电品质造成不利的影响。采用能量存储的方式，能够均衡新能量的涨落，为微网供电的供电品质带来更好的保障。还有一点是，能量存储也可以被用来处理电网中突然出现的负载波动。在微网中，负载的变动将导致网络的电压起伏及频率偏离，从而对电力系统的稳定运行产生不利的影响。利用蓄能技术，当负载增大时，能够将储备的电能及时地排出，从而达到最大限度地减少电网负载波动对电网稳定的影响。此外，储能技术还具有一定的黑启动能力，可以在微电格系统停电后快速恢复供电。对于微电格系统来说，停电非常不利于系统的运行和稳定性。通过使用储能技术，可以在停电后迅速恢复系统供电，减少中国科技期刊数据库 工业 A-53-停电对系统的影响，并提高系统的可靠性和稳定性。3.3 储能技术在电网调度和电力市场中的应用 将储能技术应用到电网调度和电力市场是电力系统自动化中新型储能技术使用的主要场景。假如储能装置能以高效且合理的方式被调度，那便能保持电网供需平衡，进而提升电力系统的稳定与可靠。不仅如此，储能技术也可促成电力市场优化，同时兼顾经济效益的提升。借助蓄能技术，电力系统运行过程中的电力波动问题将得到改善。在电力需求高峰期，可以将多余电力储存，而在需求低谷期，则将储存电力释放，以维持电力系统的常规运行。该方法使网络负载分布更为均衡，减少了对传统电源的依赖，同时也扩大了网络的容量。更进一步，修改蓄能设备的充放电模式，保证电网调频和调压，以致为用户带来稳定的电力供应，有力地阻挡电网的瞬时扰动和电网事故的发生。还有一点，在电力市场环境下，可以采用蓄能技术能够实现电网柔性的调度与交易。蓄能设备能够响应市场的需要及电价的变动，存储与放电电量，从而达到电价的差异性交易与能量市场的最优调度。此外，该方法还可以与新能源装置集成，增强新能源的可预测性、可调度性，缓解新能源的波动、间歇性等问题，推动新能源规模化接入与消纳。不过呢，将其引入到电网调度及电力市场中，仍存在诸多问题。现有的能量存储装置在成本、能效、使用寿命及安全性上存在局限性，亟待改进与优化。为了取得较好的运行效果，并取得较好的效益，蓄能设备的大小、容量必须与电网的负载及电源容量进行适当的协调。同时，我国的相关法律、政策等方面也有待改进，为其推广使用起到支撑和促进作用。4 案例分析采用新型能源储存技术的电力系统自动化实施和效果 4.1 案例选择和介绍 接下来将选择一个具体案例，介绍采用新型能源储存技术的电力系统自动化实施和效果。该案例是基于实际应用场景进行选择，并通过详细的描述和数据分析，展示新型能源储存技术在电力系统自动化中的应用效果。案例名称：大规模太阳能光伏发电系统中的储能技术实施（1）内容介绍 该案例是一个位于某地区的大规模太阳能光伏发电系统，利用太阳能光伏电池板进行电能的生产。然而，在电力系统运行过程中，由于多种因素的影响，太阳能的不稳定性导致电力的不连续性和供电质量下降。因此，采用新型能源储存技术来解决太阳能发电系统的不稳定性问题是十分重要的。（2）储能技术选择 在该案例中，选择了电池储能技术作为太阳能光伏发电系统的储能解决方案。电池储能技术具有高效、灵活、可靠等特点，可以帮助平衡电力供需，并提供短时段的储能能力。（3）实施过程描述 在该案例中，进行了现场调研和数据分析，对太阳能光伏发电系统的电力输出进行了详细的监测和评估。随后，根据数据分析结果，确定了储能系统的容量和参数配置。然后，进行了储能系统的设备采购、安装以及系统的调试和联网。经过一段时间的运行，对系统进行了性能评估和优化，以确保储能技术的应用效果达到预期目标。（4）应用效果评估 通过对该案例的运行数据进行分析，发现采用电池储能技术后，太阳能光伏发电系统的供电能力明显增强，电力的连续性和可靠性得到明显改善。同时，电池储能技术还可以用于电力调峰和谷填平操作，优化电力系统的供电质量和效能。通过对系统运行数据和用户反馈的分析，可以看到新型能源储存技术在提升电力系统自动化水平方面具有显著的效果和潜力。4.2 套用新型能源储存技术的实施过程描述 在套用新型能源储存技术的实施过程中，需要进行项目规划和设立目标。在这一阶段，需要明确项目的整体目标和具体的应用场景，如供电系统中的储能、微电格系统中的储能和电网调度以及电力市场中的储能等。技术选择和设备采购。根据实施目标和应用场景的不同，选择适合的新型能源储存技术，如电池储能技术、超级电容器储能技术和压缩空气储能技术等。在设备采购过程中，需要考虑技术性能、经济效益和可靠性等因素，并与多家供应商进行比较和评估，以中国科技期刊数据库 工业 A-54-确保选择到最合适的设备。系统的开发与整合是指的针对特定的实际需求，开展储能技术在电网中的整体设计与整合，包括设备布局、电气接线及控制等方面。在整合的同时，要保证各子系统之间的良好配合，才能达到整体电网的自动控制。实现与除错，我们可以理解为在实现中，每一种装置都要进行安装、调试，并与已有的电网相连、试验。为保证新储能技术在电网中的高效使用提供科学依据。5 结束语 总而言之，这种储能方式在电网的自动控制中有着很大的应用前景。在电网、微网、电网调度、电力市场等领域具有广泛的应用前景。新型储能与储能是保障电网安全稳定、最优调度的重要手段。但是，这些新技术还存在着技术成本高、环境污染大、安全性差等问题。要使这些新科技得到最大程度的发挥，就必须在研发上进行更多的协作、更多的支援与投入。在不断的创新与协作下，新的科技必将为电网的自动控制提供更多的机会，促进我国能源行业的可持续发展。参考文献 1王光培,黄晓凡,王荣保,等.基于新型电力系统的储能技术研究J.电气自动化,2023,45(3):85-88.2夏晨阳,杨子健,周娟,等.基于新型电力系统的储能技术研究J.内蒙古电力技术,2022,40(4):10.3戴园园.储能技术在新能源电力系统中的研究分析J.电力设备管理,2022(14):189-191.4蒲杨.储能技术在新能源电力系统中的运用探讨J.科技创新导报,2022,19(19):119-121.5 许 传 博,刘 建 国.氢 储 能 在 我 国 新 型 电 力 系 统 中 的 应 用 价 值,挑 战 及 展 望 J.中 国 工 程 科学,2022(003):024-025.