新能源-儲能技術在微電網中的作用

在過去的幾十年里，電力系統已發展成為集中發電、遠距離輸電的大型互聯網絡系統。但是近年來隨著用電負荷的不斷增加，而電網建設卻沒有同步發展，使得遠距離輸電線路的輸送容量不斷增大，電網運行的穩定性和安全性下降。并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。鑒于上述問題，經過不斷的發展，逐步形成了一種特殊電網形式：微電網。而儲能系統作為微電網中*的部分，發揮了至關重要的作用。微電網可被看作電網中的一個可控單元，它可以在數秒鐘內反應來滿足外部輸配電網絡的需求，增加本地可靠性，降低饋線損耗，保持本地電壓，保證電壓降的修正或者提供不間斷電源。微電網可以滿足一片電力負荷聚集區的能量需要，這種聚集區可以是重要的辦公區和廠區，或者傳統電力系統的供電成太高的遠郊居民區等。由于我國大部分地區是農村地區，供電可靠性不高，斷電事故時有發生，然而提高可靠性的成本又相當昂貴。如果在負荷集中的地方建立微電網，并利用儲能系統儲存電能，當出現短時停電事故時，儲能系統就能為負荷平穩地供電。因此，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。太陽能、風能等無污染可再生能源儲存在儲能系統中，適時提供電能，不需要投資大的發電站，也不需要復雜的輸送電網，是一種投資少、又能有效應用可再生能源的節能措施。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 改善微電網電能質量
    近年來人們對電能質量問題日益關注，國內外都做了大量的研究。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。文獻利用儲能系統來解決諸如電壓驟降等電能質量問題。當微電網與大電網并聯運行時，微電網相當于一個有源電力濾波器，能夠補償諧波電流和負載尖峰；當微電網與大電網斷開孤島運行時，儲能系統能夠很好地保持電壓穩定。
1.4 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。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。