能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為威脅人類生存的全球化問(wèn)題，發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。近年來(lái)，中國(guó)不斷加快新能源開發(fā)的步伐，新能源發(fā)電作為其中之一得到快速發(fā)展，成為未來(lái)電力發(fā)展的主要領(lǐng)域。

　　新能源發(fā)電主要包括太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、潮汐發(fā)電等方面。尤其是太陽(yáng)能發(fā)電，也稱光伏發(fā)電更是得到國(guó)家的大力支持和推廣。相較于傳統(tǒng)能源，如煤、石油等化化石能源，太陽(yáng)能、風(fēng)力等新能源具有可再生性，也就是說(shuō)在合理利用的情況下將最大程度的滿足人類可持續(xù)發(fā)展的需要。同時(shí)，這些新能源在發(fā)電方面更是具有污染少、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)在令世界各國(guó)都頭疼的發(fā)電污染和資源匱乏等問(wèn)題具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在我國(guó)面對(duì)各地嚴(yán)重的霧霾問(wèn)題，太陽(yáng)能等新能源發(fā)電被很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是解決傳統(tǒng)能源發(fā)電污染的重要出路之一。并希望能過(guò)逐步加大對(duì)新能源的開發(fā)利用來(lái)取代傳統(tǒng)能源在發(fā)電中的主力地位。

　　然而在新能源發(fā)電初步嶄露頭角的同時(shí)，其中存在的一些問(wèn)題也亟等解決。如新能發(fā)電的規(guī)劃布局問(wèn)題、行業(yè)規(guī)范問(wèn)題、投資力度問(wèn)題以及電力供應(yīng)穩(wěn)定性問(wèn)題等等。其中新能源發(fā)電的電力可靠性問(wèn)題是本文探討的重點(diǎn)。

　　大家都知道，太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐等受到氣候條件的影響很大，在條件不足的情況下出現(xiàn)發(fā)電中斷的現(xiàn)象，使發(fā)電出現(xiàn)間歇性。不僅如此，新能源還存在著資源與負(fù)荷分布不均的問(wèn)題，面對(duì)電網(wǎng)的全國(guó)性聯(lián)動(dòng)發(fā)展，未來(lái)電網(wǎng)中將會(huì)出現(xiàn)許多大型的集中式并網(wǎng)的新能源發(fā)電場(chǎng)或發(fā)電區(qū)，可再生能源發(fā)電間歇性和難以短時(shí)預(yù)測(cè)的問(wèn)題將會(huì)被放大，給智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來(lái)一系列的挑戰(zhàn)。這時(shí)，大型儲(chǔ)能電站成為解決這一問(wèn)題的有效途徑之一。

　　當(dāng)然，由于不同的分布式能源發(fā)電都有各自的特點(diǎn)，因此在儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用上也各有不同，在建設(shè)儲(chǔ)能電站時(shí)要注意區(qū)分應(yīng)用。找出其與分布式發(fā)電系統(tǒng)的最佳結(jié)合方式，提高分布式并網(wǎng)后智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性。下面對(duì)經(jīng)常用到的六種儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行分析：

　　抽水儲(chǔ)運(yùn)：既然是抽水蓄能電站當(dāng)然要建在上、下游有水庫(kù)的地方，在負(fù)荷低谷時(shí)將下游的水抽到上游水庫(kù)保存；當(dāng)負(fù)荷高峰時(shí)抽水儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)，利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)的水發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的協(xié)調(diào)。抽水蓄能電站可以按照任意容量建造，儲(chǔ)能的釋放時(shí)長(zhǎng)也就分為幾小時(shí)到幾天的不等，通常效率在70%—85%之間。抽水儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中是被應(yīng)用最廣泛的一種，主要用在能量管理、頻率控制以及提供系統(tǒng)的備用容量方面。適合用于新能源發(fā)電中的潮汐發(fā)電的間歇性帶來(lái)的電能不穩(wěn)定問(wèn)題。當(dāng)然，抽水蓄能電站有一個(gè)重要制約因素——建設(shè)工期長(zhǎng)，工程投資較大。

　　蓄電池儲(chǔ)能：鉛酸電池是最古老、也是最成熟的蓄電池技術(shù)。它是一種低成本的通用儲(chǔ)能技術(shù)，可用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)和UPS等。然而，由于這種蓄電池壽命較短，因此限制了其在能量管理領(lǐng)域中的應(yīng)用。近年來(lái)各中新型的蓄電池被不斷開發(fā)出來(lái)，并在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。其中NaS電池具有較高的儲(chǔ)能效率(約89%)，同時(shí)還具有輸出脈沖功率的能力，輸出的脈沖功率可在30s內(nèi)達(dá)到連續(xù)額定功率值的六倍，這一特性使NaS電池可以同時(shí)用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)和負(fù)荷的削峰填谷調(diào)節(jié)兩種目的，從而提高整體設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。目前，這種儲(chǔ)能技術(shù)在日本已有30多處示范工程。而鋰離子電池雖然擁有儲(chǔ)能密度高的優(yōu)勢(shì)，但成本費(fèi)用居高不下。所有蓄電池中，Metal-air電池結(jié)構(gòu)最為緊湊，成本也是最低的，對(duì)環(huán)境也沒(méi)有危害，它最大的缺點(diǎn)就是充電難且效率低。因此，蓄電池儲(chǔ)能雖然供電穩(wěn)定性高，在電能管理方面非常的適合，但技術(shù)上仍有待提高。

　　飛輪儲(chǔ)能：現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由一個(gè)圓柱形旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊和通過(guò)磁懸浮軸承組成的支撐機(jī)構(gòu)組成。為了保證足夠高的儲(chǔ)能效率，飛輪系統(tǒng)最好運(yùn)行于真空度較高的環(huán)境中，以減少風(fēng)阻損耗。飛輪與電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)相連，通過(guò)某種形式的電力電子裝置，可進(jìn)行飛輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)之間的功率交換。飛輪儲(chǔ)能一個(gè)非常大優(yōu)點(diǎn)就是幾乎不需要運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備壽命長(zhǎng)(20年或者數(shù)萬(wàn)次深度充放能量過(guò)程)且對(duì)環(huán)境沒(méi)有不良的影響。目前已有2kW/6kW?h的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)用于通信設(shè)備供電。飛輪儲(chǔ)能能夠循環(huán)使用負(fù)荷跟蹤性能，因此，在時(shí)間容量介于短時(shí)間儲(chǔ)能和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能之間的場(chǎng)合非常適用

　　超導(dǎo)磁儲(chǔ)能：在20世紀(jì)70年代，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能（簡(jiǎn)寫：SMES）開始作為一種儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)。由于具有快速電磁響應(yīng)特性和很高的儲(chǔ)能效率(充/放電效率超過(guò)95%)，SMES很快得到了電力工業(yè)和軍方的注意。SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：負(fù)荷均衡、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率調(diào)整、輸電能力提高以及電能質(zhì)量改善等方面。包含液氮或者液氦容器將超導(dǎo)線圈置于低溫環(huán)境中形成SMES單元。其與交流電力系統(tǒng)相連接，并且可以根據(jù)電力系統(tǒng)的需要對(duì)儲(chǔ)能線圈進(jìn)行充放電。不過(guò)，與其它的儲(chǔ)能技術(shù)相比，SMES非常的昂貴。當(dāng)然如果能將SMES線圈與現(xiàn)有的柔性交流輸電裝置(FACTS)相結(jié)合可以降低變流單元的費(fèi)用，而這部分費(fèi)用一般在整個(gè)SMES成本中占最大份額。目前，在世界范圍內(nèi)有許多SMES工程正在進(jìn)行或者處于研制階段。

　　超級(jí)電容器：電容是電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的設(shè)備，而超級(jí)電容器比常規(guī)電容器具有更高的介電常數(shù)、更大的表面積、更高的耐壓力。其中，陶瓷超級(jí)電容器具有相當(dāng)高的耐壓水平(大約1kV)和絕緣強(qiáng)度，這使其成為未來(lái)儲(chǔ)能應(yīng)用的很好候選方案。通常超級(jí)電容器用于高峰值功率、低容量的場(chǎng)合。與其它一些儲(chǔ)能裝置相比，超級(jí)電容器安裝簡(jiǎn)單、體積小，可以在熱、冷等各種環(huán)境下運(yùn)行。由于其能在充滿電的浮充狀態(tài)下正常工作十年以上，因此超級(jí)電容器可以在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平。

　　壓縮空氣儲(chǔ)能：不同于電池儲(chǔ)能的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，壓縮空氣儲(chǔ)能是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，同樣的電力輸出，它所用的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少40%。常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電時(shí)大約需要消耗輸入燃料的2/3進(jìn)行空氣的壓縮，而壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)則可利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的廉價(jià)電能預(yù)先壓縮空氣，然后根據(jù)需要釋放儲(chǔ)存的能量加上一些燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣的儲(chǔ)存也非常簡(jiǎn)單，在適合的地下礦井或溶巖下的洞穴即可，建造一般要1年半到兩年的時(shí)間。

　　各種儲(chǔ)能技術(shù)的各有自己不同的特點(diǎn)，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用也各有不同。飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能和超級(jí)電容器儲(chǔ)能適合于需要提供短時(shí)較大的脈沖功率場(chǎng)合，如應(yīng)對(duì)電壓暫降和瞬時(shí)停電、提高用戶的用電質(zhì)量，抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等；而抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和電化學(xué)電池儲(chǔ)能適合于系統(tǒng)調(diào)峰、大型應(yīng)急電源、可再生能源并入等大規(guī)模、大容量的應(yīng)用場(chǎng)合。儲(chǔ)能技術(shù)正逐漸成為構(gòu)建智能、高效、可靠綠色電力系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“堅(jiān)強(qiáng)”智能電網(wǎng)。

　　當(dāng)然，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展離不開政策的支持，如果能同步將儲(chǔ)能電站的發(fā)展納入新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃當(dāng)中，針對(duì)目前已有的新能源儲(chǔ)輸示范項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題深入研究，并找出對(duì)策，將為更大規(guī)模和范圍內(nèi)的電力儲(chǔ)能發(fā)展提供有力的支持。讓儲(chǔ)能技術(shù)為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)保駕護(hù)航。