储能技术在现代配电网中的应用(1)

摘 要:配电网的峰谷差随着经济的发展逐渐增大,对电能质量的要求日益增高。储能技术是未来电网发展的重要支撑,能有效提高电网的可靠性、经济性及电能质量。本文对储能技术在现代配电网中的应用与效益进行了综述。

智能电网的发展是未来电网发展趋势,其特征是自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成,各国根据各国的国情和需求对智能电网有着不同的定义和侧重点, 目前我国处于经济高速发展阶段, 对电能质量的要求越来越高, 国家大力推广贯彻节能减排, 电网引入储能技术可以提高电网的可靠性与供电质量,通过平滑负荷使电力设备得到更好的利用, 降低线路损耗。

1 现代配电网存在的问题

安全、优质、经济、可靠是对电力系统的基本要求, 同时也是未来电网中的发展目标。随着全球经济和科学技术的发展,电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化, 主要问题有:

(1)电力负荷峰谷差增大,系统装机容量难以满足峰值负荷的需求, 导致电网在负荷高峰时拉闸限电,而低谷时,要停掉很多机组,机组频繁启停不仅增加能耗,而且影响机组寿命, 使电力设备平均利用时间下降、发电效率下降、经济效益降低。

(2)大量非线性负载,对供电系统造成很大的谐波污染, 复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。

(3 )各种新的用电设备在人们日常生产、生活中得到广泛的应用,电网中敏感负荷不断的增加, 用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。

(4 )必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响[1]。为了提高配电网的供电可靠性和电能质量,柔性配电技术的研究逐渐深入,电能存储技术在近年来得到了迅速的发展。储能技术把发电与用电从时间和空间上分隔开来,发电不再是即时传输,用电和发电也不再实时平衡,将影响传统电网规划、运行和控制。

2 储能技术在配电网中的应用

电力系统中引入储能设备后, 可以有效地实现需求侧管理,减小负荷峰谷差,不仅可以更有效地利用电力设备, 降低供电成本,还可以促进可再生能源的应用,也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用将在传统的配电系统设计、规划、调度、控制等方面带来变革。

2.1 削峰填谷

电力负荷存在白天高峰和夜间低谷的周期性变化, 负荷峰谷差往往达到发电出力的30%～40%[2],当前,电网负荷的峰谷差日益扩大,系统调峰压力很大。2010年11月,发展改革委、电监会等六部委联合印发《电力需求侧管理办法》, 针对电力需求侧提出了十六项定性或定量的管理和激励措施, 其中提到“ 将推动并完善峰谷电价制度,鼓励低谷蓄能”等,《办法》将于2011年1月1 日起实施。

储能站直接接入配网, 可在用电低谷时作为负荷存储电能量, 在用电高峰时作为电源释放电能, 在一定程度上减弱峰谷差,变相削减峰值负荷,对电网而言相当于改善了负荷特性, 实现电力系统的负荷水平控制,和负荷转移等。给电网带来的直接好处包括:减少系统备用容量的需求,减少系统中的调峰调频机组的需求; 减轻高峰负荷时输电网的潮流, 有助于减少系统输电网络的损耗,减少输电网的设备投资,提高输配电设备的利用率; 减少火电机组参与调峰, 提高发电效率, 从而获取经济效益。

2.2 抑制电网振荡

任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡, 通过发电机附加励磁控制可以有效地抑制, 但是对于大型复杂互联电力系统中出现的区域间多模式低频振荡问题, 最有效控制点可能位于远离发电机组的某条输电线路上, 若通过远离系统最有效控制部位的发电机组励磁控制来抑制,往往难以达到满意的控制效果。

只要储能装置容量足够大而目响应速度足够快, 就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡, 这是一种主动致稳电力系统的思想[3]。由于这种电力系统稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用,因此, 可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。使用能向电网提供1～2 秒钟有功功率补偿的储能系统, 电网中各机组在受扰动后的暂态过程中, 可以保持同步运行, 系统崩溃事故的发生可以得到避免。