电力系统自动化中的电能存储技术与应用

电力系统自动化中的电能存储技术与应用

梁庭洪

国家电投集团江西电力有限公司高新清洁能源分公司

江西省吉安市泰和县水槎乡钓鱼台风电场

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摘要：近些年来，我国社会不断进步，电力是社会发展的基础，电网是电力分配网络系统，因此，电力企业应当强化对配电网络的运行管理工作，以适应城市化发展的需要。随着社会对电力的需求量日益增加，传统的运行管理模式已经不再适用，因此，相关人员应该采用更先进的自动化技术，以进一步提高配电网的运行效率和安全性。通过将供电自动化技术应用于配电网的运行工作，全面实现智能监测，及时发现可能存在的隐患，并采取有效措施，从而有效提升配电网的运行效率。

关键词：电力系统；自动化；电能存储；技术应用

引言

在社会经济不断发展的过程中，我国电力系统的规模也在不断地扩大，对电力系统的安全控制提出更高的要求。电力系统是一个复杂的机电设备系统，包含较多的系统结构，在其运行过程中会存在各种不同形式的干扰和影响。因此，对电力系统的安全控制进行研究是非常有必要的，对于保证电力系统工作人员及其他用户的人身安全、设备安全以及设备正常运行都具有十分重要的作用。

1电能存储技术的种类与原理

电能存储技术是实现能源结构优化和提高能源利用效率的关键环节，它能够在电力系统中起到平衡供需、增强稳定性和提高可靠性的作用。随着全球能源转型的推进和可再生能源的大规模开发，对高效、安全、环保的电能存储技术的需求日益增长。

电化学储能技术，尤其是锂离子电池，因其高能量密度和长循环寿命，已成为电动汽车和便携式电子设备的首选储能解决方案。锂离子电池通过锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌过程来实现电能的存储和释放，其能量转换效率高，且在充放电过程中体积变化小，适合于频繁的充放电操作。然而，锂离子电池的成本相对较高，且存在过充、过放等安全风险，需要复杂的管理系统来确保其安全运行。

铅酸电池作为成熟的储能技术，因其成本低廉、技术成熟而在储能领域有着广泛的应用，特别是在备用电源和储能电站中。铅酸电池的工作原理是基于铅和铅氧化物之间的可逆化学反应，虽然其能量密度低于锂离子电池，但其稳定性和可靠性使其在某些应用场合仍然具有竞争力。不过，铅酸电池的循环寿命相对较短，且在充电过程中会产生较多的热量，需要良好的散热系统。

机械储能技术，包括飞轮储能和压缩空气储能，通过物理方式存储能量。飞轮储能利用高速旋转的飞轮在电机/发电机之间转换电能和机械能，具有响应速度快、循环寿命长的特点，适用于需要快速响应的电力调节场景。压缩空气储能则是通过压缩空气并在需要时释放，将电能转化为压缩空气的潜能，该技术适合大规模储能，但其效率受到储气设施和地质条件的限制。

2电力系统自动化技术

自动化技术在电力系统中的应用非常广泛，其主要作用是实现电力系统的智能化管理、实时监测和自动控制。以下是自动化技术在电力工程中的几个主要应用方向。（1）电力系统监控和管理。电气自动化技术可以通过数字化电力系统实现对电力系统的实时监测和管理，包括对电力设备的状态、电能的质量和用电负荷等方面的监测。同时，自动化技术还可以实现电力系统的自动化运行和故障处理，提高电力系统的可靠性和安全性。（2）电力设备控制。自动化技术可以实现对电力设备的自动化控制，包括对发电机、变压器、开关设备等各种电力设备的控制。通过自动控制技术，电气自动化系统可以实现对电力设备的实时监测和故障诊断，提高设备的可靠性和稳定性。（3）用电负荷控制。自动化技术可以实现对用电负荷的智能化管理和控制，包括对用电负荷的实时监测、用电负荷的预测和调整等。通过对用电负荷的控制，自动化系统可以实现对电力系统的负荷均衡和优化，提高电力系统的能效和经济性。（4）新能源发电控制。随着新能源发电技术的不断发展，自动化技术也逐渐应用到了新能源发电系统的控制中。通过自动控制技术和电力电子技术，可以实现对新能源发电设备的控制和管理，包括对风力发电、光伏发电等各种新能源发电设备的控制。

3电能存储技术在电力系统中的应用

电能存储技术在电力系统中的应用主要包括以下几个方面：

3.1平滑电力波动

在可再生能源发电系统中，电力输出的稳定性是一个关键挑战。由于风速、光照等自然因素存在显著的波动性和不可预测性，导致风力发电和太阳能发电等可再生能源的电力输出具有较大的不确定性。这种不确定性对电网的稳定运行构成了严重威胁，因为电网需要保持稳定的电力供需平衡以满足用户的需求。为了应对这一挑战，配置适当的电能存储设备成为了一种有效的解决方案。电能存储设备，如电池储能系统、超级电容器、飞轮储能等，能够在电力需求高峰时释放电能，补充可再生能源发电的不足；在电力需求低谷时，它们又能吸收多余的电能，实现电能的存储和再利用。

3.2削峰填谷

在电力系统中，储能设备扮演着至关重要的角色。特别是在电力需求高峰时段，电网面临巨大的供电压力。这时，储能设备可以迅速释放存储的电能，为电网提供额外的电力支持，有效缓解高峰时段的供电紧张状况。这种即时的电能输出有助于维持电网的稳定运行，确保电力供应的可靠性。在电力需求低谷时段，电网中往往会产生大量的多余电能。如果这些电能不能得到有效利用，不仅会造成资源浪费，还可能对电网的稳定运行构成潜在威胁。此时，储能设备便发挥了其独特的优势。它们可以将这些多余的电能储存起来，待到高峰时段再释放使用。这种削峰填谷的策略不仅提高了电力系统的运行效率，还有助于平衡供需关系，实现能源的可持续利用。储能设备在应对突发事件和自然灾害时也发挥着不可替代的作用。在这些紧急情况下，储能设备可以作为应急电源，迅速为关键设施提供电力支持，确保社会的正常运转。例如，在地震、台风等极端天气条件下，储能设备可以确保通信、医疗等关键行业的电力供应，为灾区救援工作提供有力保障。储能技术的进步和应用对于构建清洁、高效、安全的能源体系具有深远的影响。随着技术的不断创新和成本的降低，储能设备在电力系统中的应用将更加广泛和深入。它们将成为连接传统能源与可再生能源的桥梁，推动能源结构的优化升级，为实现可持续发展的能源目标作出重要贡献。

3.3提高可再生能源利用率

可再生能源，如太阳能和风能，作为清洁、低碳的能源形式，正在全球范围内得到广泛利用。然而，它们的发电特性与传统能源截然不同，主要表现在间歇性和波动性上。这种特性使得可再生能源发电的输出功率难以稳定，容易对电网造成冲击。可再生能源的间歇性意味着其发电能力并非持续稳定。例如，太阳能发电在夜晚或阴雨天无法发电，而风力发电在风力不足或风向变化时也会受到影响。这种间歇性的发电方式使得电网在可再生能源供电不足时，需要依赖其他能源进行补充，以维持电网的稳定运行。可再生能源的波动性则表现为其发电功率的快速变化。风速的突然增大或减小、云层的快速移动等因素都会导致可再生能源发电功率的波动。这种波动性的发电方式不仅使得电网难以进行精确的供需匹配，还可能导致电网电压和频率的波动，对电网的稳定运行构成威胁。

3.4辅助调频调峰

储能设备可以快速响应电网的频率和电压变化，为电网提供辅助调频调峰服务，提高电网的运行效率和稳定性。

结语

随着社会对电力的需求量日益增大，传统的供电网络系统已经不能适应新的需要，因此，电力企业必须采用电力自动化技术，以适应社会发展的需要，实现更高效、安全、可靠的供电。通过引入电力自动化技术，不仅可以提高管理质量，还可以提升管理效率，提高配电网运行管理工作水平，推动电力事业的进一步发展。

参考文献

[1]朱莹莹,刘红坤,陈域等.浅谈自动化控制技术在电力系统的应用[J].电力设备管理,2021(09):206-208.

[2]黄瑞.基于电力系统的电气自动化控制技术运用的探析[J].江西电力职业技术学院学报,2022,35(02):17-19.