学文网[摘要]分布式发电具有投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点，给现代电力系统的运行与控制带来了巨大的变化。为了提高分布式发电系统的稳定性、经济性和可靠性，需要采用储能设备储备一定量的电能。因此，研究分布式储能系统具有重要的理论意义和重大的应用价值。
[关键词]：储能系统 分布式发电 蓄电池
1、 分布式储能技术的意义
世界范围内电力工业技术进步和能源日渐衰竭及人们对环境的关注使得分布式发电技术成为电力系统中的研究热点。分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的配置较小的发电机组，以满足特定用户的需要或支持现存配电网的经济运行。分布式发电主要包括：太阳能发电（光伏电池、光热发电）、燃料电池、以液体或气体为燃料的内燃机、风力发电、生物质能发电等。基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统需要采用储能设备存储一定量的电能。储能系统的作用主要体现在以下方面：
（1）尽可能使分布式电源运行在一个比较稳定的输出水平，对系统起稳定作用。如微型燃气轮机和燃料电池等输出功率比较小，通常安装在负荷侧的分布式电源，受单个负荷波动的影响比较大。微型燃气轮机和燃料电池等均具有响应比较慢的特点，需要在直流母线或交流系统中具备一定的储能以跟踪负荷的变化。
（2）对于太阳能和风能这样的可再生能源，由于其固有的间歇性，相关发电系统的输出随时变化，甚至可能停止发电。如太阳能发电的夜间、风力发电无风时，需要储能装置起到过渡作用，持续向用户供电。在风力发电中，风速的变化会使原动机输出的机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置可改善发电机输出电压和频率质量，同时增加分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性。
（3）储能能够使不可调度的分布式发电系统作为可调度机组运行，实现与大电网的并网运行。在电力市场环境下，发电单元拥有者可以根据不同情况向电力公司卖电、提供调峰和紧急功率支持等服务，获取最大的经济效益。
2、 分布式储能技术的发展
随着电力电子学、材料学等学科的发展，现代储能技术已经得到了一定程度的发展，在分布式发电中已经起到了重要作用。目前，在分布式发电系统中，主要的储能技术有蓄电池储能、飞轮储能、超级电容器储能、超导储能等。
2.1 蓄电池储能
蓄电池是一种电化学储能设备，既能够将氧化还原反应所释放出的化学能直接转变成低压直流电能，又能吸收电能转化为化学能储存。蓄电池是电力系统中一种重要的储能装置，目前在分布式发电系统中应用最为广泛。蓄电池具有技术相对成熟，能量转换效率高，环境适应能力强等特点。根据所使用的化学物质不同，蓄电池可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂离子电池等。
铅酸电池是在分布式发电中应用最广泛的蓄电池，其具有通用、廉价、高低温性能良好、效率较高等优点，其不足之处在于深度充放电时寿命减短，能量密度较小，其含有的铅等有毒物质具有一定的危险性。钠硫电池是今年来发展较快的一种蓄电池技术，其具有能量密度高，效率高、容量大等优点，但其成本较高，限制了其使用规模，随着其技术的不断成熟和成本的下降，钠硫电池有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。镍氢电池、锂离子电池等其他种类的蓄电池今后也将在分布式发电系统中发挥越来越大的作用。
2.2 飞轮储能
飞轮储能是一种机械储能方式，它将能量以动能的形式存储在高速旋转的飞轮中。飞轮储能系统基本的结构均包括以下5个组成部分：飞轮转子、轴承、电动/发电机、电力转换器、真空室。在飞轮储能装置中还必须加入监测系统，监测飞轮的位置、振动和转速、真空度、电机温度等运行参数。通过增加飞轮的转动惯量和提高飞轮的转速，可以加大飞轮储能的容量。目前使用的飞轮技术主要有高速飞轮系统（飞轮相当小，转速极快）、低速飞轮系统（飞轮较大，转速相对较慢）。飞轮储能具有能量密度高、效率高、建设周期短、寿命长等优点，但是其功率密度较低，不能快速地释放其储存的能量。尽管如此。飞轮储能在分布式发电系统中具有良好的应用前景。20世纪90年代以来，由于高强度纤维材料、低损耗轴承、电力电子学三方面技术的发展使飞轮储能的实际应用成为现实 ，飞轮储能系统正从实验室研究转变为面向实际应用，并向产业化、市场化方向发展。
2.3 超级电容器储能
超级电容器是20世纪60年代率先在美国出现，由于使用特殊材料制作电极和电解质，这种电容器的存储容量是普通电容器的20倍―1000倍，同时又保持了传统电容器释放能量速度快的特点。根据储能原理的不同，超级电容器可分为双电层电容器和电化学电容器两类。超级电容器与传统的蓄电池相比具有能量密度高，充放电循环寿命长，能量储存寿命长等特点。与飞轮储能和超导储能相比，它在工作过程中没有运动部件，维护工作极少，相应的可靠性非常高。这样的特点使得它在应用于小型的分布式发电装置中有一定优势。
2.4 超导储能
超导储能系统利用由超导线制成的线圈，将电网供电励磁所产生的磁场能量储存起来。超导储能系统通常包括置于真空绝热冷却容器中的超导线圈、深冷和真空汞系统以及控制用电力电子装置。电流在超导线圈构成的闭合电感中不断循环，不会消失。超导储能具有效率高、响应速度快、无噪声污染等优点，但其最大缺点为成本太高，并需要定期维护。在分布式发电系统中，超导储能常用于孤岛型的风力发电系统和光伏电池发电系统，随着风力发电向规模化、产业化发展及装置成本的降低，超导储能将在并网型风电系统中大量应用。
2.5 其他储能技术
除了上述提到的几种储能方式以外。在分布式发电中可能用到的储能方式有抽水蓄能、压缩空气储能、热能储能。抽水蓄能在集中式发电中运用的较多，大多用于调峰，其具有容量高、成本低、使用期长等优点。压缩空气储能是先将空气压入高压容器中，然后利用压缩空气推动活塞或气轮机产生需要的能量。热能存储常和STES （Solar Thermal Electric Steam）电厂结合起来，这种储能方式比较可
靠，成本相对低廉。
3、储能技术对于分布式发电技术的重要性
近年来，对分布式发电技术的研究取得了突破性的进展，在电能生产中占越来越大的比重，对电力系统产生越来越重要的影响。基于系统稳定性和经济性的考虑，分布式发电系统要采用储能设备存储一定量的电能。在分布式发电系统中，储能装置能够提高系统的稳定性，补偿某些分布式电源（如光伏发电、风力发电）的间歇性，使不可调度的分布式发电电源作为可调度机组运行，实现与大电网的并网运行。随着各种储能技术的不断发展和成熟，其将在分布式发电系统中起到越来越重要的作用。