含分布式電源電網儲能技術綜述

4 儲能系統在微網中的應用[13]

配電網主要面向電力負荷直接供電，且現階段用戶對電能質量和電力品質的要求越來越高，以及環境和政策因素使這種傳統的大電網已經不能很好地滿足各種負荷的要求，儲能技術為解決這一問題提供了新的路徑。儲能系統在微電網中有非常大的市場前景，對電網的電能質量、電網穩定性以及供電可靠性都有很大的提升。

4.1提供短時供電

微電網存在兩種典型的運行模式：并網運行模式和孤島運行模式。在正常情況下，微電網與常規配電網并網運行;當檢測到電網故障或發生電能質量事件時，微電網將及時與電網斷開獨立運行。微電網在這兩種模式的轉換中，往往會有一定的功率缺額，在系統中安裝一定的儲能裝置儲存能量，就能保證在這兩種模式轉換下的平穩過渡，保證系統的穩定。在新能源發電中，由于外界條件的變化，會導致經常沒有電能輸出(光伏發電的夜間、風力發電無風等)，這時就需要儲能系統向系統中的用戶持續供電。

4.2電力調峰

由于微電網中的微源主要由分布式電源組成，其負荷量不可能始終保持不變，并隨著天氣的變化等情況發生波動。另外一般微電網的規模較小，系統的自我調節能力較差，電網及負荷的波動就會對微電網的穩定運行造成十分嚴重的影響。為了調節系統中的峰值負荷，就必須使用調峰電廠來解決，但是現階段主要運行的調峰電廠，運行昂貴，實現困難。

儲能系統可以有效地解決這個問題，它可以在負荷低落時儲存電源的多余電能，而在負荷高峰時回饋給微電網以調節功率需求。儲能系統作為微電網必要的能量緩沖環節，其作用越來越重要。它不僅避免了為滿足峰值負荷而安裝的發電機組，同時充分利用了負荷低谷時機組的發電，避免浪費。

4.3改善微電網電能質量

微電網要作為一個微源與大電網并網運行，必須達到電網對功率因數、電流諧波畸變率、電壓閃變以及電壓不對稱的要求。此外，微電網必須滿足自身負荷對電能質量的要求，保證供電電壓、頻率、停電次數都在一個很小的范圍內。儲能系統對于微電網電能質量的提高起著十分重要的作用，通過對微電網并網逆變器的控制，就可以調節儲能系統向電網和負荷提供有功和無功，達到提高電能質量的目的。

對于微電網中的光伏或者風電等微電源，外在條件的變化會導致輸出功率的變化從而引起電能質量的下降。如果將這類微電源與儲能裝置結合，就可以很好地解決電壓驟降、電壓跌落等電能質量問題。在微電網的電能質量調節裝置，針對系統故障引發的瞬時停電、電壓驟升、電壓驟降等問題，此時利用儲能裝置提供快速功率緩沖，吸收或補充電能，提供有功功率支撐，進行有功或無功補償，以穩定、平滑電網電壓的波動。

4.4提升微電源性能

多數可再生能源諸如太陽能、風能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均勻性和不可控性，輸出的電能可能隨時發生變化。當外界的光照、溫度、風力等發生變化時，微源相應的輸出能量就會發生變化，這就決定了系統需要一定的中間裝置來儲存能量[14]。如太陽能發電的夜間，風力發電在無風的情況下，或者其他類型的微電源正處于維修期間，這時系統中的儲能就能起過渡作用，其儲能的多少主要取決于負荷需求。

5儲能系統在風電并網中的應用[15]

5.1利用儲能系統增強風電穩定性

儲能系統具有快速吸收或釋放有功及無功功率的特點，對改善系統的功率平衡狀況以及提高電力系統的運行穩定性都有很大幫助。據目前的研究和仿真結果顯示，超導儲能和超級電容儲能系統對降低并網處風電的電壓波動和平抑風電場輸出的波動具有很好的效果，同時還能起到增強系統運行穩定性的作用。

另外風電的穩定還表現在風電場輸出功率的穩定及頻率穩定性，目前這方面問題的研究主要集中在利用儲能系統來平抑風電輸出功率頻率波動。根據現在學者的很多理論和試驗研究結果，儲能系統確實能有效的改善風電系統頻率穩定性，且儲能系統容量越大響應速度越快效果越好。

故增強風電并網系統的穩定性就需要儲能系統具有快速響應的能力，如SMES、飛輪儲能、超級電容儲能等儲能方式，因為暫態過程中系統的各參量變化很快，因此就需要儲能裝置能夠快速補償功率不平衡量，增強系統穩定性，上述提到的幾種儲能方式響應速度可以達到1-20ms，在提高穩定性的應用中對儲能系統容量的要求卻不高。

5.2增強風電機組 LVRT 功能

當在電力系統中風電容量所占比例較高時，風電機組是否具有低電壓穿越能力是影響系統穩定性很關鍵的一個因素。有低電壓穿越功能的風電機組在并網時如外部電網發生短路故障時，能夠有效解決故障所引起的電壓劇烈下降問題，起到增強系統的運行穩定性的作用。而機組的低電壓穿越功能可以通過在變流器直流部分并聯儲能系統實現，這種方式不僅能從根本上解決故障期間風電機組過電流燒壞轉子或變流器的問題，還可以很大程度上增強風電機組的低電壓引起機組退網運行的功能。

5.3增強風電場功率穿越極限(WPP)

影響 WPP 水平的因素與電網的結構和電網參數有關，如頻率和電壓穩定等因素，因此采用的儲能方式也就不盡相同。一般來說采取一定的控制策略下，飛輪儲能、電池儲能和超導儲能系統能通過與電網之間有功和無功功率的交換有效改善系統的頻率特性，改善并網處的電壓波動性，從而增加系統的WPP。

5.4提高風電場供電質量

在提高電能質量應用方面，儲能系統的主要作用是快速的與系統之間進行有功、無功功率交換，以此來有效改善電壓波動性，如電壓暫降、波形畸變及閃變等。另外，解決電壓波動、電壓暫降等電能質量問題主要是短時功率的動態補償，這就需要儲能系統具備ms級功率動態調節的能力，結合前面對幾種儲能方式的分析，SMES、超級電容儲能和飛輪儲能都滿足要求。

5.5改善風電經濟性

隨機波動的風電作為電源接入電網，將導致原有系統的備用容量增加，甚至還需要額外配備平衡穩定裝置，使得系統運行經濟性有所降低。在風電并網系統中應用儲能系統能夠得到很大的程度上的緩解，從而實現電網與風電場雙贏的目的。另外，在現今的電力市場環境下風電面臨著成本較高、供電質量不高等問題，導致競爭力較差，采用儲能系統配合風電場運行，對有效的解決緩解實現風電效益最大化是一個很好的途徑。