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新能源发电的储能技术

分布式发电的储能技术比较

由于风能、太阳能、海洋能等多种新能源发电受到气候和天气影响，发电功率难以保

证平稳，而我们知道电力系统要求是供需一致，电能消耗和发电量相等，一旦这平衡遭到破

坏，轻则电能质量恶化，造成频率和电压不稳，重则引发停电事故，为了解决这一问题，在

风力发电、太阳能光伏发电或者太阳能热发电等新能源发电设备中都配备有储能装置，在电

力充沛时，多余电力可以储存起来，在晚上、弱风或者超大风发电机组停运或者停运机组过

多，发电量不足的时候释放出来以满足负荷需求。

1蓄电池

蓄电池有着漫长的历史。铅酸蓄电池是最老也是最成熟的，可组成蓄电池组来提高容

量，优点是成本低，缺点是电池寿命比较短。此后各种新型蓄电池相继研发成功，并逐渐应

用于电力系统中。蓄电池储能得到广泛应用。风力发电、太阳能光伏发电中，由于发电受季

节、气候影响大，发电功率随机性大，蓄电池是必备的储能装置。

2抽水储能电站

在电力系统中，用抽水储能电站来大规模解决负荷峰谷差。在技术上成熟可靠，容量

仅受到水库容量的限制。抽水储能是电力系统中应用最为广泛的一种储能技术。抽水储能必

须具有上下水库，利用电力系统中多余的电能、把下水库(下池)的水抽到上水库(上池)内，

以位能的的方式蓄能;现在抽水储能电站的能量转换效率已经提高到了75%以上。

除蓄电池和抽水储能电站这些储能方式，新发展起来的有超导储能、飞轮储能、超级

电容器储能、氢储能等。

3超导储能

超导储能系统(SMES)利用由超导线制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存

起来，在需要的时候再将储存的电能释放回电网或作为它用，超导储能主要受到运行环境的

影响，即使是高温超导体也需要运行在液氮的温度下，目前技术还有待突破。文献[1]建立

了超导储能装置在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型，仿真结果表明，超导储能装置安

装在动态负荷处，采用无功-电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性。

4飞轮储能

飞轮储能是一个被人们普遍看好的大规模储能手段，主要源于三个技术点的突破，一

是高温超导磁悬浮方面的发展，使磁悬浮轴承成为可能，这样可以让摩擦阻力减到很小，能

很好地实现储能供能;二是高强度材料的出现，使飞轮能以更高的速度旋转，储存更多的能

量;三是电力电子技术的进步，使能量转换，频率控制能满足电力系统稳定安全运行的要求。

文献[2]验证了飞轮储能装置的有效性，可以对电压和波形质量进行严格的监视和控制。文

献[3]提出了用于电力系统的飞轮储能系统基本构成方式，并采用四阶龙格库塔方法对其进

行了仿真计算。成功进行了飞轮储能系统加速储能实验以及飞轮储能系统与电力系统同步运

行控制试验，为研制大容量飞轮储能系统奠定了基础。

5超级电容器储能

超级电容器(supercapacitor)，又叫双电层电容器(ElectricalDouleLayerCapacitor)、黄金

电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发

生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级

电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板

吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离

子在负极板附近，负离子在正极板附近。

超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新

的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号间产生电位

差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压

的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在上下两电

极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场

作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容相反的过剩电荷，从而使相效应，紧密的双电层

近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，

因而具有比普通电容器更大的容量。

超级电容器与常规电容器相比，具有更高的介电常数，技术难点在于耐压能力仍然不

够高，虽然说比起常规电容器，超级电容器的耐压水平要高很多，但是仍然不够高，目前即

使是陶瓷超级电容器的耐压水平最高也只能承受1kV左右，我们知道电