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摘要：随着社会经济的不断发展，科学技术的不断提高，储能技术逐渐成为智能电网重要的组成部分。储能技术在智能电网中的应用可以作为对其进行调频调压、提高稳定性以及补偿负荷的新手段，为电力系统在设计、规划、控制以及调度方面带来更大的发展空间。本文就储能技术在智能电网建设中的应用作出了分析。
关键词：储能技术；智能电网；电力系统；应用前景
基金项目：大学学生课创新创业训练项目与广东工业大学学生社会科学研究项目联合资助。
随着科技的不断发展，社会对电能质量以及供电可靠性要求也在不断提高。间歇式能源接入占用比例在不断扩大，传统电网技术在面临着诸多挑战，因此智能电网的建设已迫在眉睫，其中储能技术的应用在实现智能电网过程中起到关键作用，主要是以传统电力系统生产模式为基础，增加存储电能环节，进一步实现了智能电网自愈、优质、清洁、安全、互动和经济的设定目标。储能技术在智能电网中拥有广阔的发展前景，在不久的将来会为传统电力系统设计、规划、调度和控制等多方面带来重大变革。
一、储能技术基本原理以及我国发展现状
1.1原理
储能技术一般都是由储能装置和电网接入装置组成，其中储能装置主要是由储能元件组成，电网接入装置由电力电子器件组成。储能装置的存在主要是为了完成能量的储存和释放，电网接入装置的存在是为了与电网进行相接，进而实现储能装置与电网之间的能量进行双向的传递与转换，完成对充放电的控制、快速功率的交换、功率调节控制以及对运行参数进行检测等。
1.2储能技术发展现状及方式
储能技术本质主要是按照电能转换存储形态方式不同划分为电磁储能、物理储能、相变储能以及电化学储能四种。其中电磁储能主要包括超级电容器储能和超导磁储能；物理储能包括压缩空气储能、飞轮储能和抽水储能；相变储能主要包括中高温蓄热储能、冰储能等；电化学储能主要包括电池储能等方式。
（1）超导磁储能
超导磁储能（SMES）主要是通过对超导体的利用将电磁直接储存起来，在需要时将电磁能重新返还负载或者是电网，在功率输送的过程中不需要进行能源形式的转换，其具有综合效率高（95%左右）、响应速度快（ms级）以及功率密度高（10～100MW/kg）等优点。
（2）超级电容器储能
超级电容器主要是以电化学双电层原理为基础研制而成，与常规电容器比起来，它可以提供更强大的脉冲功率，因其电荷层之间的间距非常小，而且是运用特殊电极结构使得电极的表面积实现成万倍的增加，进而产生极大的电容量。
（3）抽水储能
在应用抽水储能方法时，抽水蓄电站必须保证配备上、下游两个水库，负荷低谷时抽水储能设备工作在电动机状态，使下游的水被抽到上游水库进行保存；负荷高峰时期抽水储能设备工作在发电机状态，利用储存在上游水库的水进行发电。对于建站地点要求发电库容量大、水头高、压力输送管道短、渗透小以及距离负荷中心近，整个站点的使用寿命要求达到40年以上，综合效率基本保持在75%上下。但是，由于对建站的地质要求比较高，整个建设周期长，并且动态调令响应速度慢等多方面原因，抽水储能技术的广泛应用受到很大程度上的限制。
（4）壓缩空气储能
压缩空气储能主要是利用电网负荷低谷时的剩余电力来进行空气的压缩，通过高压密封将空气密封在储气空洞之中，例如地道、矿井、山洞、新建储气井以及沉降的海底储气罐等存储空间，在电网负荷高峰期释放出压缩的空气来推动汽轮机进行发电。压缩空气储能站比抽水蓄能站的建设成本以及发电成本低，安全系数高，而且使用寿命长。但是，缺点是压缩空气能量密度比较低，并且会受到岩层等地形条件的限制。
（5）相变储能
相变储能主要是利用材料在相变时放热或者吸热来进行储能或者释能，相变储能能量的密度不仅高，而且储能过程中所用装置体积小、相对简单、设计比较灵活，使用起来很方便，易于对其进行管理。中高温蓄热主要是利用工业蓄热以及太阳能蓄热两部分，比如太阳能热发电的蓄热系统；冰蓄冷储能主要是在夜间利用电动制冷机来进行制冷，使蓄冷介质结成冰来完成对能量的储存，最后在负荷比较高的白天将蓄冷介质融冰，把其中蓄藏的能量释放出来。
二、智能技术在智能电网建设中的应用
2.1削峰填谷
随着经济的不断发展，电网高峰负荷也在不断提高，各类电厂之间的发电矛盾日益激化，同时电网公司为了满足高峰负荷的需求必须要不断对输配电设备进行投资，进而导致了整个系统负荷率偏低以及资产的综合效率低下。针对这种情况必须建立更加高效、经济、大容量的储能系统，其中最主要的是建立压缩空气储能站和吉瓦级抽水蓄能混合式电站，来完成发电与用电之间的符合调节以及解耦，对电源结构进一步进化，进而满足紧急事故备用、大电网调峰以及节能调度的需要。
2.2对电网进行稳定控制
对于电网的稳定性控制可以选用飞轮储能和超导磁储能之类相应比较迅速的功率型储能技术，对超导磁储能系统的研究可以以液氮温区为研究重点，进一步开发分布式储能系统，可以有效减少甚至消除扰动对电网产生的冲击，提高区域电网的稳定性能，抑制电网系统产生震荡，最终达到提高系统运行可靠性的效果。
2.3进一步对电能作出改善
对电能进行改善可以选择超导磁、超级电容器以及电池等本身具备功率交换能力的储能系统来实现，通过与先进的电力电子技术相结合，在电源瞬时或者长时间退出运行的情况下可以向整个电力系统提供备用功率支持，进一步实现与系统快速无功、有功功率的交换，达到降低电压波动和闪边以及减小系统的谐波畸变，降低或者消除电压暂升或者暂降情况的发生，达到提高使用户电能质量的效果。
2.4开发新型电池达到储能目的
开发新型电池可以以再生资源为主要切入点，对钠硫电池、锂电池等储能系统进行研究开发，争取逐渐取代传统的铅酸电池，为不间断电源（UPS）/应急电源（EPS）、提高配电网供电可靠性以及平滑区域电网负荷波动等系统的应用奠定了基础；同时，对锂离子动力电池以及镍氢动力电池的开发研究，可以促进电动汽车以及混合动力汽车早日实现规模化、产业化，电动汽车可以被视作为电网系统的一个分布式储能设备，进一步起到电动汽车充放电调节负荷的作用。
三、促进储能技术在智能电网建设中应用措施
3.1实施储能电价和峰谷电价政策
对于不同的地域可以实施不同的峰谷电价，但要保证为电网能更全面的吸引储能投资以及削峰填谷创造更广阔的空间。
3.2储能技术和新能源技术有效结合
以实现整个电力系统安全运行以及效率最优为目的，实现储能技术和新能源技术的有效结合，实施过程中需要提出相对应的储能解决方案，明确储能建设区域以及发展空间。
3.3加大对储能技术的研究力度
对于储能技术的研究应该走在需求的前面，不能等到建设过程中需要时再去进行研究。要保证进一步加大对储能技术研究的投入，鼓励人们积极进行创新，对储能技术进行大规模研究以及产业化发展。目前我国还没有完善的技术来满足各领域的需求，因此在对锂离子电池以及液流电池研究的同时，也应鼓励其他储能技术的研究与发展。
结语
随着技术的不断提高，储能技术在智能电网建设中的应用范围越来越广泛，已经成为其重要的组成部分，可以有效提高电力设备运行时效率，降低供电成本，还可以实现与再生资源的有效结合，成为补偿负荷波动、调整频率以及提高系统稳定性的技术手段。加大对储能技术的研究，对我国电力系统的开发有着重要意义。
参考文献
[1] 薛晨.电网友好型用电设备控制策略研究[D]，湖南大学2012.
[2] 朱兴林.微型电网的自适应控制系统研究[D]，重庆理工大学2010.
[3] 季阳.基于多代理系统的虚拟发电厂技术及其在智能电网中的应用研究[D]，上海交通大学2011.
作者简介：杜帅宇，男，山西长治人，主要从事电力系统运行和新能源技术等方面的研究与学习。
关键词：储能技术；智能电网；电力系统；应用前景
基金项目：大学学生课创新创业训练项目与广东工业大学学生社会科学研究项目联合资助。
随着科技的不断发展，社会对电能质量以及供电可靠性要求也在不断提高。间歇式能源接入占用比例在不断扩大，传统电网技术在面临着诸多挑战，因此智能电网的建设已迫在眉睫，其中储能技术的应用在实现智能电网过程中起到关键作用，主要是以传统电力系统生产模式为基础，增加存储电能环节，进一步实现了智能电网自愈、优质、清洁、安全、互动和经济的设定目标。储能技术在智能电网中拥有广阔的发展前景，在不久的将来会为传统电力系统设计、规划、调度和控制等多方面带来重大变革。
一、储能技术基本原理以及我国发展现状
1.1原理
储能技术一般都是由储能装置和电网接入装置组成，其中储能装置主要是由储能元件组成，电网接入装置由电力电子器件组成。储能装置的存在主要是为了完成能量的储存和释放，电网接入装置的存在是为了与电网进行相接，进而实现储能装置与电网之间的能量进行双向的传递与转换，完成对充放电的控制、快速功率的交换、功率调节控制以及对运行参数进行检测等。
1.2储能技术发展现状及方式
储能技术本质主要是按照电能转换存储形态方式不同划分为电磁储能、物理储能、相变储能以及电化学储能四种。其中电磁储能主要包括超级电容器储能和超导磁储能；物理储能包括压缩空气储能、飞轮储能和抽水储能；相变储能主要包括中高温蓄热储能、冰储能等；电化学储能主要包括电池储能等方式。
（1）超导磁储能
超导磁储能（SMES）主要是通过对超导体的利用将电磁直接储存起来，在需要时将电磁能重新返还负载或者是电网，在功率输送的过程中不需要进行能源形式的转换，其具有综合效率高（95%左右）、响应速度快（ms级）以及功率密度高（10～100MW/kg）等优点。
（2）超级电容器储能
超级电容器主要是以电化学双电层原理为基础研制而成，与常规电容器比起来，它可以提供更强大的脉冲功率，因其电荷层之间的间距非常小，而且是运用特殊电极结构使得电极的表面积实现成万倍的增加，进而产生极大的电容量。
（3）抽水储能
在应用抽水储能方法时，抽水蓄电站必须保证配备上、下游两个水库，负荷低谷时抽水储能设备工作在电动机状态，使下游的水被抽到上游水库进行保存；负荷高峰时期抽水储能设备工作在发电机状态，利用储存在上游水库的水进行发电。对于建站地点要求发电库容量大、水头高、压力输送管道短、渗透小以及距离负荷中心近，整个站点的使用寿命要求达到40年以上，综合效率基本保持在75%上下。但是，由于对建站的地质要求比较高，整个建设周期长，并且动态调令响应速度慢等多方面原因，抽水储能技术的广泛应用受到很大程度上的限制。
（4）壓缩空气储能
压缩空气储能主要是利用电网负荷低谷时的剩余电力来进行空气的压缩，通过高压密封将空气密封在储气空洞之中，例如地道、矿井、山洞、新建储气井以及沉降的海底储气罐等存储空间，在电网负荷高峰期释放出压缩的空气来推动汽轮机进行发电。压缩空气储能站比抽水蓄能站的建设成本以及发电成本低，安全系数高，而且使用寿命长。但是，缺点是压缩空气能量密度比较低，并且会受到岩层等地形条件的限制。
（5）相变储能
相变储能主要是利用材料在相变时放热或者吸热来进行储能或者释能，相变储能能量的密度不仅高，而且储能过程中所用装置体积小、相对简单、设计比较灵活，使用起来很方便，易于对其进行管理。中高温蓄热主要是利用工业蓄热以及太阳能蓄热两部分，比如太阳能热发电的蓄热系统；冰蓄冷储能主要是在夜间利用电动制冷机来进行制冷，使蓄冷介质结成冰来完成对能量的储存，最后在负荷比较高的白天将蓄冷介质融冰，把其中蓄藏的能量释放出来。
二、智能技术在智能电网建设中的应用
2.1削峰填谷
随着经济的不断发展，电网高峰负荷也在不断提高，各类电厂之间的发电矛盾日益激化，同时电网公司为了满足高峰负荷的需求必须要不断对输配电设备进行投资，进而导致了整个系统负荷率偏低以及资产的综合效率低下。针对这种情况必须建立更加高效、经济、大容量的储能系统，其中最主要的是建立压缩空气储能站和吉瓦级抽水蓄能混合式电站，来完成发电与用电之间的符合调节以及解耦，对电源结构进一步进化，进而满足紧急事故备用、大电网调峰以及节能调度的需要。
2.2对电网进行稳定控制
对于电网的稳定性控制可以选用飞轮储能和超导磁储能之类相应比较迅速的功率型储能技术，对超导磁储能系统的研究可以以液氮温区为研究重点，进一步开发分布式储能系统，可以有效减少甚至消除扰动对电网产生的冲击，提高区域电网的稳定性能，抑制电网系统产生震荡，最终达到提高系统运行可靠性的效果。
2.3进一步对电能作出改善
对电能进行改善可以选择超导磁、超级电容器以及电池等本身具备功率交换能力的储能系统来实现，通过与先进的电力电子技术相结合，在电源瞬时或者长时间退出运行的情况下可以向整个电力系统提供备用功率支持，进一步实现与系统快速无功、有功功率的交换，达到降低电压波动和闪边以及减小系统的谐波畸变，降低或者消除电压暂升或者暂降情况的发生，达到提高使用户电能质量的效果。
2.4开发新型电池达到储能目的
开发新型电池可以以再生资源为主要切入点，对钠硫电池、锂电池等储能系统进行研究开发，争取逐渐取代传统的铅酸电池，为不间断电源（UPS）/应急电源（EPS）、提高配电网供电可靠性以及平滑区域电网负荷波动等系统的应用奠定了基础；同时，对锂离子动力电池以及镍氢动力电池的开发研究，可以促进电动汽车以及混合动力汽车早日实现规模化、产业化，电动汽车可以被视作为电网系统的一个分布式储能设备，进一步起到电动汽车充放电调节负荷的作用。
三、促进储能技术在智能电网建设中应用措施
3.1实施储能电价和峰谷电价政策
对于不同的地域可以实施不同的峰谷电价，但要保证为电网能更全面的吸引储能投资以及削峰填谷创造更广阔的空间。
3.2储能技术和新能源技术有效结合
以实现整个电力系统安全运行以及效率最优为目的，实现储能技术和新能源技术的有效结合，实施过程中需要提出相对应的储能解决方案，明确储能建设区域以及发展空间。
3.3加大对储能技术的研究力度
对于储能技术的研究应该走在需求的前面，不能等到建设过程中需要时再去进行研究。要保证进一步加大对储能技术研究的投入，鼓励人们积极进行创新，对储能技术进行大规模研究以及产业化发展。目前我国还没有完善的技术来满足各领域的需求，因此在对锂离子电池以及液流电池研究的同时，也应鼓励其他储能技术的研究与发展。
结语
随着技术的不断提高，储能技术在智能电网建设中的应用范围越来越广泛，已经成为其重要的组成部分，可以有效提高电力设备运行时效率，降低供电成本，还可以实现与再生资源的有效结合，成为补偿负荷波动、调整频率以及提高系统稳定性的技术手段。加大对储能技术的研究，对我国电力系统的开发有着重要意义。
参考文献
[1] 薛晨.电网友好型用电设备控制策略研究[D]，湖南大学2012.
[2] 朱兴林.微型电网的自适应控制系统研究[D]，重庆理工大学2010.
[3] 季阳.基于多代理系统的虚拟发电厂技术及其在智能电网中的应用研究[D]，上海交通大学2011.
作者简介：杜帅宇，男，山西长治人，主要从事电力系统运行和新能源技术等方面的研究与学习。