摘要：储能技术是实现可再生能源大规模开发和有效利用的重要途径之一，在提高可再生能源利用效率、促进可再生能源应用、提高电力系统稳定性等方面发挥着重要作用。本文介绍了储能技术的分类，以及储能系统在电力系统中的应用，并对储能技术在未来的发展趋势进行了展望。随着新能源发电的大规模开发和大规模并网，对电力系统的要求也越来越高，对储能技术提出了更高要求，储能技术将迎来更大发展。

关键词：储能技术；电气工程；应用

引言：储能技术的应用与发展对我国经济发展以及环境保护都具有十分重要的作用，储能技术的应用不仅能有效改善我国电力系统存在的不足，还能充分发挥储能技术在调节电网电能方面的作用，进而推动我国电力系统向着更加高效、环保以及安全方向发展。

一、储能技术的作用

储能技术是通过物理或化学方法改变能量存储、转移或释放的能力，以调节电能的供应或需求，实现能量资源的优化配置。储能技术可以作为一种电力系统稳定器，其作用是缓解新能源发电的随机性和波动性对电网的影响，降低负荷波动对电力系统的影响，提高电网电能质量。由于新能源发电具有波动性、间歇性等特点，易对电网造成冲击，影响电能质量，储能技术具有快速响应、低成本、可调节、高可靠性等特点，可以作为一种重要的调节手段，根据电网负荷情况来进行调峰、调频等操作，在新能源发电并网时发挥辅助服务作用。随着可再生能源发电规模不断扩大，储能技术将在电力系统中发挥越来越重要的作用。

二、储能技术分类

（一）抽水储能技术

抽水储能技术是将水从低水位抽升到高位，利用水的势能和动能转换为机械能储存起来，当需要时，再从高位将机械能转换为电能释放出来。抽水储能装置是一种相对简单的储能装置，其工作原理和常规的发电机相似，但抽水储能装置是在额定工况下运行。抽水储能装置具有响应速度快、循环次数多、能量转换效率高、环境友好等优点，且一般只需进行一次调频和无功补偿即可满足系统需求，可有效提高系统运行效率。在电力系统中，抽水蓄能电站的作用主要是调峰和调频，在电力系统的应用中发挥着重要作用。在电网电压跌落或波动时，抽水蓄能电站可在一定程度上平抑电压波动，提高电网稳定性，随着新能源的大规模并网，抽水蓄能电站在电网中的作用将越来越重要。[1]

（二）蓄电池储能技术

蓄电池是储能系统中最常见的储能技术，在电力系统中具有广泛的应用，根据电池内部工作原理的不同，可将其分为铅酸蓄电池、液流电池和锂离子电池。铅酸蓄电池以磷酸盐和硫酸为主要电解液，能量密度高，充放电效率高，可直接与电网相连，但其寿命短、维护成本高、安全性差。液流电池由电解液和隔膜组成，通过电解液的流动和离子的转移来实现能量传输，具有循环寿命长、充放电效率高等特点。锂离子电池是一种新兴的储能技术，以锂金属为正极、石墨为负极，电解液为液体，通过离子交换膜实现能量存储和释放，其寿命长、安全性好、快速充放电等特点使得其成为储能系统中最具潜力的一种电池类型。

（三）压缩空气储能

压缩空气储能（CAES）是将机械能转化为空气压力能储存于压缩介质中，然后通过燃烧释放能量，并将能量释放后的气体以膨胀的方式驱动压缩机做功，通过能量转换过程实现电能和热能的储存、释放和转化。压缩空气储能技术具有输出功率大、储能效率高、循环寿命长、调峰性能好等优点，是目前公认的最具潜力的大规模储能技术之一。利用压缩空气储能技术，可以将电力系统中过剩的电能转化为压缩空气，从而降低电力系统中的能量损耗，同时，可以根据负荷变化情况调节电网系统负荷，实现削峰填谷，提高电网运行效率。压缩空气储能主要应用于可再生能源发电并网中。将发电设备发出的电能通过一定的方式进行存储起来，在电网出现电力过剩时释放出来，以降低电网运行成本。通过改变机组出力来适应电力负荷的变化。利用风电、太阳能等可再生能源发电进行调峰，通过对机组进行调整来提高电网运行效率。利用一定规模的储气室存储压缩空气，在负荷低谷时释放出来，用来向电力系统调峰或向新能源发电站供电，当电力需求增加时，再将多余的压缩空气释放出来。在大容量储能电站中利用储气室存储压缩空气，以提高其存储容量和安全性，在电力需求高峰时，释放压缩空气来向新能源发电站供电，在电网负荷低谷时将压缩空气释放出来降低电网运行成本。

（四）超级电容器储能技术

超级电容器储能系统是一种介于电池和电池之间的储能设备，它的电极材料是由碳材料和金属氧化物构成。其特点是具有快速充电、大电流充放电、功率密度大、循环寿命长、绿色环保等优点。超级电容器储能系统主要应用于电力系统中，可再生能源发电并网和调峰，以满足电网对可再生能源发电的要求，提高大容量负荷的供电可靠性，如大规模风电的并网，要求电网具有更强的调频和调峰能力，超级电容器储能系统主要应用于风力发电、光伏发电等并网系统中，超级电容器储能系统不受空间限制、绿色环保、响应速度快、功率密度大、循环寿命长等优点使其成为新能源并网和调峰的重要手段，目前，超级电容器储能系统的应用主要集中在电力行业。

三、储能技术在电气工程领域中的应用

（一）可再生能源并网

由于可再生能源的不稳定性，新能源并网时会产生一定的波动，导致电力系统稳定性变差，对电力系统的安全、稳定运行产生了影响。传统电力系统采取“削峰填谷”的方式来调节新能源发电的波动性，但由于可再生能源的不稳定性，很难对其进行有效调节，导致新能源发电功率在时间和空间上具有很强的随机性，给电力系统带来了严重的影响。因此，为了解决这一问题，研究人员提出了基于储能系统的可再生能源并网方法。通过在电网侧布置储能设备来改善电网稳定性。其中，离网储能主要用于电网出现故障时吸收电能，并网储能主要用于电网发生故障时吸收电能，防止可再生能源大规模接入时对电网的冲击，在电网发生故障时，具有快速响应能力和快速恢复能力。当系统发生故障时，储能装置通过吸收有功功率来补偿系统中的无功功率和吸收无功电流来维持系统中电压和频率水平，进而提高了系统电压水平和稳定性，有效地减少可再生能源接入对电网的影响，提高电力系统稳定性。[2]

（二）电力需求侧响应

需求侧响应是指在电力负荷峰谷差的时间范围内，通过改变用电方式，减少负荷峰值或提高用电效率来减少电力系统的出力。需求侧响应是对可再生能源发电的有效补充，可以提高电力系统运行效率，降低发用电成本，增加电网系统的灵活性和可靠性。需求侧响应可以分为需求响应资源（DR）和需求响应技术（DR）两大类。需求响应资源主要是指用户通过改变其用电方式或者负荷曲线来减少电力需求的行为，可以分为削峰、填谷、调频、调压和备用等。DR技术主要是指用户改变用电方式或者负荷曲线的行为，以减少电力系统出力，需求侧响应技术主要包括智能电表、可中断负荷控制和智能电表结合的应用，电动汽车充电装置，用户用电行为分析，基于虚拟电厂的用户参与系统调度。目前，中国正在积极推进电力需求侧响应试点工作，上海、浙江、广东等多个省份都在积极开展相关工作。但目前实施条件和技术还不够成熟，未来将综合考虑用户价值和经济效益的响应模型，考虑用户需求响应成本和收益的分布式能源优化调度系统。

（三）配电网的优化管理

配电网的优化管理主要包括配电自动化系统、配电网与可再生能源并网协调控制系统、智能配电网以及分布式电源管理等方面，在配电自动化系统中，储能系统的应用可减少配电变压器的容量，提高配电网供电可靠性，降低配电线路损耗，改善电能质量。在配电网与可再生能源并网协调控制系统中，储能系统可调节配电网频率和电压，提高电力系统的稳定性和灵活性。智能配电网是利用分布式电源和储能技术来优化管理配电网的重要手段。在分布式电源和储能技术的协调控制下，电力系统可以根据负荷需求变化随时调节，避免出现断电事故，提高电能质量。在分布式电源和储能技术的协调控制下，能够有效减少配电网中的线路损耗以及网络损耗。在智能配电网中，储能技术将对其运行模式和控制策略提出更高要求，储能系统与电力系统之间的协调控制需要考虑到能量流和信息流的传递过程以及时间尺度上的同步性问题，保证储能系统安全、可靠地运行，储能设备在并网时需要考虑到电能质量、可靠性、安全性等问题，在分布式电源并网时需要考虑到储能设备能量利用率、经济性等问题。随着可再生能源发电在全球范围内大规模开发和利用，新能源发电将会与常规电源共同构成电力系统的主体电源。合理配置储能设备可以实现对新能源发电的有效利用，然而现有的技术尚无法实现对大规模可再生能源并网系统中储能设备功率与容量进行合理配置。

（四）微电网

微电网是指由分布式电源、储能装置、负荷以及相关的通信和控制系统组成的小型发配电系统，在一定区域内可实现自我平衡控制，并可与大电网进行无缝连接。微电网是由多个分布式电源、储能装置、负荷和相关控制装置组成，具有自我调节和稳定运行能力，是智能电网的重要组成部分。微电网内的分布式电源可分为两类，一类是并网型分布式电源，包括风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机等，另一类是离网型分布式电源，包括燃料电池、电池、储能装置等。微电网与大电网之间可以进行双向传输，并实现能量和信息的双向流动。在微电网中，可采用储能装置实现能量存储和转移，并通过对能量和信息进行控制，以提高微电网内电能的质量和稳定性。

（五）电动汽车充电网络

电动汽车（Electric Vehicle，简称 EV）是指使用电能为动力来源，有目的、有计划地在规定的区域内行驶的交通工具，如电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。随着环保意识的增强和人们对环境问题的日益关注，电动汽车正逐渐成为汽车工业和社会经济发展中不可或缺的一部分。充电网络作为电动汽车产业中一个重要环节，其建设将会直接影响到电动汽车市场的发展。目前，电动汽车充电网络建设主要有两种模式，一种是以公共机构为主体，按照固定车位建设充电站，另一种是以私人车主为主体，按照固定车位建设充电站。第一种模式主要是在公共区域内建设充电站，以满足电动汽车充电需求，第二种模式主要是私人车主或企业员工在固定车位上安装私人充电桩进行充电。这两种模式都有一定的局限性。而储能系统作为一种新兴的分布式电源，具有调节能量供需、实现削峰填谷、提供辅助服务等多种功能，随着储能技术的不断发展和成熟，储能系统将在电网调节、优化调度、分布式电源接入、用户负荷削峰填谷、电力市场辅助服务等领域得到广泛应用。

四、未来发展趋势

储能技术的发展是一个渐进过程，目前我国的储能技术也处在一个不断进步、不断成熟的阶段。随着可再生能源发电的大规模开发和大规模并网，对电力系统的要求也越来越高，储能系统也面临着更高的要求。[3]

（一）新型储能技术的开发

目前，新型储能技术主要包括锂离子电池、压缩空气电池、液流电池、超级电容和超导磁储能等，新型储能技术发展的必然趋势，未来还将有更多新型储能技术涌现出来。

（二）新能源发电与传统发电相互协调。

由于新能源发电具有间歇性和波动性等特点，因此需要结合储能技术进行解决。储能系统可以作为风电和光伏等可再生能源发电与传统火电厂、水电站等传统发电设施之间的纽带，以实现两者相互协调、相互配合。

（三）高效、经济和安全的可再生能源并网方式

随着我国电力市场改革的不断深入，以及对新能源发电接入电网的相关规定出台，未来将会有越来越多新能源并网方式出现，如太阳能－风力发电－光伏发电等并网方式。针对这些新型并网方式，需要合理规划、配置相应的储能系统，以保证在新能源大规模并网后仍能够保证电网安全稳定运行。

（四）微电网中储能技术的应用

随着可再生能源的大规模开发，并网规模不断扩大，大量分布式电源接入电网，对电网安全运行带来了很大挑战，需要发展微电网和微电网中的储能技术来提高电力系统运行效率和稳定性。未来将有越来越多的储能装置被应用于微电网中，包括电池储能系统、超级电容储能系统、抽水蓄能系统等，以提高电力系统运行效率和稳定性。

总结：储能技术作为一种绿色环保的发电模式，对能源结构调整、电力系统安全稳定运行、新型电力系统构建等方面发挥着重要作用，其在可再生能源规模化开发和大规模并网方面具有广阔的发展前景。本文首先介绍了储能技术的分类，然后介绍了储能技术在电力系统中的应用，最后对储能技术的发展趋势进行了展望。未来，随着新能源发电的大规模开发和大规模并网，储能技术在提高可再生能源利用效率、促进可再生能源应用、提高电力系统稳定性等方面将发挥重要作用，储能技术将迎来更大发展。

参考文献：

[1]熊奇，张露露，李盛飞. 电气工程储能技术方向人才培养体系构建探索 [J]. 中国电力教育， 2023， （05）： 59-60.

[2]张露露，王凌云，熊奇，等. 基于跨界融合和产教协同的储能技术学科建设探索与实践 [J]. 三峡大学学报（自然科学版）， 2022， 44 （06）： 108-112.

[3]孔令时. 储能技术在电气工程领域中的运用及发展趋势 [J]. 通信电源技术， 2020， 37 （03）： 80-81.