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摘 要： 微网是解决大电网弊端的可行方法而储能装置在保证微网可靠运行和电能质量方面起重要作用。基于这点，本文主要介绍了多种应用于电力系统的储能技术，对其额定功率、响应时间、转换效率、造价、使用寿命等技术特点进行了详细的对比和分析，并结合微网的特点及其对储能装置的要求得出了最适合的方法。就现阶段储能技术而言，蓄电池储能最适合应用于微网，而且具有很大的发展潜力。
关键词：微网；储能技术；技术特点；蓄电池储能
0 引 言
安全、优质、经济是对电网的最基本要求。目前全球电力系统主要采用的供电方式是以大机组、大容量、大电网、高电压、重负荷为主要特征的集中式单一供电系统。近年来，随着国民经济的发展，人们需要更加优质的电力服务，要求电网的运行更加安全、更加经济、更加灵活。但显然这种集中单一供电方式不能满足人们的需求，比如2008年我国雪灾期间，大面积的停电事故使这种弊端更加显现出来。这种集中单一式供电方式的主要弊端有：
（1） 对负荷的变化不能进行灵活的跟踪。随着经济的发展，负荷的峰谷差会越来越大，电网的综合利用率不高，用电高峰易出现短期供电不足，给电网稳定运行带来压力。
（2） 局部事故易扩散。采用集中式单一供电方式使电网形成一个整体，各个部分关联行极强，局部的事故对电网的影响很大，严重时会使整个系统瘫痪。
（3） 技术要求高、管理复杂。诺大的电力系统集中管理，统一操作，当发生紧急情况时，不仅不能及时灵活的做出反应，反而会显“笨拙”，使事故扩大。
为解决大电网出现的弊端，人们提出了微网的概念。微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。而储能装置在保证微网可靠运行，以及电能质量方面起重要作用。因此研究储能技术在微网中的应用具有十分重要的意义。
1 电力储能方式和不同方式的技术特性比较
1.1储能种类
储能类型有多种，按照所存储能量的形式，可大致分为物理储能和化学储能，物理储能又可以分为机械储能和电磁场储能，如图1所示。
1.1.1飞轮储能
飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机/发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。飞轮储能的基本原理是把电能转换成旋转体（飞轮）的动能进行存储。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮本体加速到一定的转速，将电能转化为动能；在能量释放阶段，飞轮减速，电动机作发电机运行，将动能转化为电能。
主要用于不间断电源、 应急电源 、电网调峰和频率控制。
1.1.2超级电容器
双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储电能。当电极和电解质溶液接触时，由于库伦力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。双电层电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，因此，这种电容器工作时并没有发生电化学反应。
由于超级电容造价较高，目前，主要用于短时间、高峰值输出功率场合，如大功率的电动机的起动支撑、动态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。
1.1.3超导磁储能
超导磁储能装置是利用超导材料制成的线圈，由电网经变流器供电励磁，在线圈中产生磁场而储存能量 ，在需要时 可将此 能量经逆变器进回电网或作其他用途 。如储能线圈一 直维持在超导态 ，则线圈中所储存的能量可以几乎是无损耗地永久储存下去 ，直到需要释放它为止 。
超导磁储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷 ，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性；此外，它还可用于无功和功率因数的调节以改善系统的稳定性。
1.1.4蓄电池储能
蓄电池储能主要基于化学反应原理，由于蓄电池种类繁多，每类蓄电池的性能特点也不相同，所以不能笼统的说其特点怎样。但总体而言，与其它储能技术相比，具有安装地点灵活、造价较低、能量密度大、技术成熟、可靠性高等特点。
1.2不同储能方式的技术特性的比较
微网作为辅助和弥补大电网缺点的主要方法，其主要有以下几个特点：（1）短时供应电力（2）电力削峰填谷（3）调度发电单元和弥补预测偏差（4）改善电能质（5）可靠性高，污染少（6）安装地点灵活（7）能源利用率高。纵观各个储能方式，虽然都能满足短时供电、消峰填谷、弥补误差、改善电能等要求。飞轮储能由于其能量密度低，费用高，对需要数千瓦时或兆瓦时能量储存的大规模电网不是很有吸引力。剩下三种储能技术由表1可知，蓄电池储能更适合微网。首先蓄电池储能技术的额定容量高于另外两种，而且单位容量的造价也是最低的。另外，根据电力系统上大规模的储能应用要求，蓄电池可以自由地通过串并联组成蓄电池堆以满足大储能容量的电力要求，所以说蓄电池储能不仅能量密度大，而且可以实现大规模储能的技术要求。所以说蓄电池储能是最适合应用于微网的储能技术。
2蓄电池的种类及其对比分析
蓄电池的容量与使用寿命是衡量蓄电池性能优劣的主要指标。由表2可以看出铅酸蓄电池的比容量低，使用寿命短，而且其还有充电速度慢、过充电容易析出气体及硫酸溢出会污染环境等缺点。虽然价格低廉且技术成熟但其过多的缺点使其不适合应用于微网储能；液流电池具有容量大、功率大、效率高、寿命长、安全性高等优点。但是，其产业化仍面临电解液、电极极板特别是离子交换膜等关键材料的制约及实际储能价格偏高等问题不适合微网储能；钠硫电池也具有大容量大功率高效率长寿命等优点但其适用温度过高技术不成熟且价格过高使其不适合微网储能；锂电池比容量高，是铅酸电池的10倍、使用寿命长、转化率高、且其高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用。综上所述锂系蓄电池最具有在微网推广使用的潜力。
3锂系蓄电池的种类及其性能的对比分析
结束语
本文分析了多种应用于电网的储能技术，并通过对比得出现阶段比较适合微网的储能技术。通过综合对比，蓄电池储能比较适合微网储能且具有很大发展潜力。就蓄电池储能而言，锂系蓄电池储能占据优势。而且国际国内上都有其应用的实例，如美国A123公司开发出基于磷酸铁锂电池2mw/0.5mwh的H-APU柜式储能系统；国内云电248kwh磷酸铁锂蓄电池储能系统已经运行。值得一提的是，随着储能技术的不断发展，一种复合式储能技术——蓄电池电容器储能技术渐渐被大家所提起，它弥补了蓄电池储能功率密度低，循环寿命短等缺点。等其技术成熟的时候，储能技术将会有值得飞跃。
参考文献
1方家琨. 超导磁储能技术在电力系统稳定控制中的应用研究[D].武汉：华中科技大学，2012：12-13.
2王育飞，王辉，符杨.储能电池及其在电力系统中的应用[J]. 上海电力大学学报，2012.28（5）：2-4.
3张雪莉， 刘其辉，李建宁等.储能技术的发展及其在电力系统中的应用[J].电气应用.2012.31（12）：5-7.
4程时杰，文劲宇，孙海顺.储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电气应用.2005.24（4）：3-4.
5刘世念，苏伟，魏增福.化学储能技术在电力系统中的应用效果评价分析[J].可再生能源.2013.31（1）：3.
6李强，袁岳，谭定忠.储能技术在风电并网中的应用研究进展[J].河海大学学报.2010.38（1）：2.
7国家电网公司电网新技术前景研究项目组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].2013.37（1）：4-5.
关键词：微网；储能技术；技术特点；蓄电池储能
0 引 言
安全、优质、经济是对电网的最基本要求。目前全球电力系统主要采用的供电方式是以大机组、大容量、大电网、高电压、重负荷为主要特征的集中式单一供电系统。近年来，随着国民经济的发展，人们需要更加优质的电力服务，要求电网的运行更加安全、更加经济、更加灵活。但显然这种集中单一供电方式不能满足人们的需求，比如2008年我国雪灾期间，大面积的停电事故使这种弊端更加显现出来。这种集中单一式供电方式的主要弊端有：
（1） 对负荷的变化不能进行灵活的跟踪。随着经济的发展，负荷的峰谷差会越来越大，电网的综合利用率不高，用电高峰易出现短期供电不足，给电网稳定运行带来压力。
（2） 局部事故易扩散。采用集中式单一供电方式使电网形成一个整体，各个部分关联行极强，局部的事故对电网的影响很大，严重时会使整个系统瘫痪。
（3） 技术要求高、管理复杂。诺大的电力系统集中管理，统一操作，当发生紧急情况时，不仅不能及时灵活的做出反应，反而会显“笨拙”，使事故扩大。
为解决大电网出现的弊端，人们提出了微网的概念。微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。而储能装置在保证微网可靠运行，以及电能质量方面起重要作用。因此研究储能技术在微网中的应用具有十分重要的意义。
1 电力储能方式和不同方式的技术特性比较
1.1储能种类
储能类型有多种，按照所存储能量的形式，可大致分为物理储能和化学储能，物理储能又可以分为机械储能和电磁场储能，如图1所示。
1.1.1飞轮储能
飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机/发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。飞轮储能的基本原理是把电能转换成旋转体（飞轮）的动能进行存储。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮本体加速到一定的转速，将电能转化为动能；在能量释放阶段，飞轮减速，电动机作发电机运行，将动能转化为电能。
主要用于不间断电源、 应急电源 、电网调峰和频率控制。
1.1.2超级电容器
双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储电能。当电极和电解质溶液接触时，由于库伦力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。双电层电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，因此，这种电容器工作时并没有发生电化学反应。
由于超级电容造价较高，目前，主要用于短时间、高峰值输出功率场合，如大功率的电动机的起动支撑、动态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。
1.1.3超导磁储能
超导磁储能装置是利用超导材料制成的线圈，由电网经变流器供电励磁，在线圈中产生磁场而储存能量 ，在需要时 可将此 能量经逆变器进回电网或作其他用途 。如储能线圈一 直维持在超导态 ，则线圈中所储存的能量可以几乎是无损耗地永久储存下去 ，直到需要释放它为止 。
超导磁储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷 ，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性；此外，它还可用于无功和功率因数的调节以改善系统的稳定性。
1.1.4蓄电池储能
蓄电池储能主要基于化学反应原理，由于蓄电池种类繁多，每类蓄电池的性能特点也不相同，所以不能笼统的说其特点怎样。但总体而言，与其它储能技术相比，具有安装地点灵活、造价较低、能量密度大、技术成熟、可靠性高等特点。
1.2不同储能方式的技术特性的比较
微网作为辅助和弥补大电网缺点的主要方法，其主要有以下几个特点：（1）短时供应电力（2）电力削峰填谷（3）调度发电单元和弥补预测偏差（4）改善电能质（5）可靠性高，污染少（6）安装地点灵活（7）能源利用率高。纵观各个储能方式，虽然都能满足短时供电、消峰填谷、弥补误差、改善电能等要求。飞轮储能由于其能量密度低，费用高，对需要数千瓦时或兆瓦时能量储存的大规模电网不是很有吸引力。剩下三种储能技术由表1可知，蓄电池储能更适合微网。首先蓄电池储能技术的额定容量高于另外两种，而且单位容量的造价也是最低的。另外，根据电力系统上大规模的储能应用要求，蓄电池可以自由地通过串并联组成蓄电池堆以满足大储能容量的电力要求，所以说蓄电池储能不仅能量密度大，而且可以实现大规模储能的技术要求。所以说蓄电池储能是最适合应用于微网的储能技术。
2蓄电池的种类及其对比分析
蓄电池的容量与使用寿命是衡量蓄电池性能优劣的主要指标。由表2可以看出铅酸蓄电池的比容量低，使用寿命短，而且其还有充电速度慢、过充电容易析出气体及硫酸溢出会污染环境等缺点。虽然价格低廉且技术成熟但其过多的缺点使其不适合应用于微网储能；液流电池具有容量大、功率大、效率高、寿命长、安全性高等优点。但是，其产业化仍面临电解液、电极极板特别是离子交换膜等关键材料的制约及实际储能价格偏高等问题不适合微网储能；钠硫电池也具有大容量大功率高效率长寿命等优点但其适用温度过高技术不成熟且价格过高使其不适合微网储能；锂电池比容量高，是铅酸电池的10倍、使用寿命长、转化率高、且其高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用。综上所述锂系蓄电池最具有在微网推广使用的潜力。
3锂系蓄电池的种类及其性能的对比分析
结束语
本文分析了多种应用于电网的储能技术，并通过对比得出现阶段比较适合微网的储能技术。通过综合对比，蓄电池储能比较适合微网储能且具有很大发展潜力。就蓄电池储能而言，锂系蓄电池储能占据优势。而且国际国内上都有其应用的实例，如美国A123公司开发出基于磷酸铁锂电池2mw/0.5mwh的H-APU柜式储能系统；国内云电248kwh磷酸铁锂蓄电池储能系统已经运行。值得一提的是，随着储能技术的不断发展，一种复合式储能技术——蓄电池电容器储能技术渐渐被大家所提起，它弥补了蓄电池储能功率密度低，循环寿命短等缺点。等其技术成熟的时候，储能技术将会有值得飞跃。
参考文献
1方家琨. 超导磁储能技术在电力系统稳定控制中的应用研究[D].武汉：华中科技大学，2012：12-13.
2王育飞，王辉，符杨.储能电池及其在电力系统中的应用[J]. 上海电力大学学报，2012.28（5）：2-4.
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5刘世念，苏伟，魏增福.化学储能技术在电力系统中的应用效果评价分析[J].可再生能源.2013.31（1）：3.
6李强，袁岳，谭定忠.储能技术在风电并网中的应用研究进展[J].河海大学学报.2010.38（1）：2.
7国家电网公司电网新技术前景研究项目组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].2013.37（1）：4-5.