先进储能技术及其在电力系统中的应用_615601612.pdf

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1、先进储能技术及其在先进储能技术及其在电力系统中的应用电力系统中的应用朱桂萍朱桂萍电工新技术研究所电工新技术研究所2010年年3月月OUTLINE1.典型的储能方式典型的储能方式 电池储能电池储能 超导储能超导储能 超级电容储能超级电容储能 飞轮储能飞轮储能2.储能装置在电力系统中的典型应用储能装置在电力系统中的典型应用 有源滤波（有源滤波（APF）动态电压调整（动态电压调整（DVR）静止补偿（静止补偿（STATCOM）与可再生能源发电的配合与可再生能源发电的配合1.典型的储能方式典型的储能方式1.1 电池储能电池储能(BESS)电能电能化学能化学能电池种类电池种类单体标称电压单体标称电压/V研

2、发机构研发机构铅酸铅酸2.0主要电池厂家主要电池厂家镍镉镍镉1.01.3主要电池厂家主要电池厂家镍氢镍氢1.01.3主要电池厂家主要电池厂家锂离子锂离子3.7主要电池厂家主要电池厂家钠硫钠硫2.08东京电力公司、东京电力公司、NGK、上海电力公、上海电力公司司全钒液流全钒液流1.4VRB、V-FuelPty、住友电工、关西电住友电工、关西电力公司、中国电力力公司、中国电力科学研究院科学研究院电力储能系统可电力储能系统可利利用的主要电池用的主要电池部分部分电池储能系统的电池储能系统的性性能能比较比较电池种类 功率上限电池种类 功率上限 比容量比容量/(Wh/kg)比功率比功率/(W/kg)循环寿

3、命循环寿命/次次充放电效充放电效率率/%自放电自放电/(%/月月)铅酸铅酸数十数十MW355075300500150008025镍镉镍镉几十几十MW751503002500070520锂离子锂离子几十几十kW15020020031510001000009501钠硫钠硫十几十几MW15024090230500090全钒液流 数百全钒液流 数百kW801305014013000080铅酸电池的技术最成熟，价格也最低（铅酸电池的技术最成熟，价格也最低（12V系列目前国系列目前国内约内约6.0元元Ah）。）。铅酸电池铅酸电池(Lead Acid Battery)工作原理：工作原理：铅酸蓄电池的负极是海

4、绵状的铅制成，铅酸蓄电池的负极是海绵状的铅制成，正极是二氧化铅制成，海绵状的铅和正极是二氧化铅制成，海绵状的铅和二氧化铅均为活性物质，在比重为二氧化铅均为活性物质，在比重为1.28的硫酸水溶液（电解液）中进行的硫酸水溶液（电解液）中进行电化学反应。电化学反应。放电反应：放电反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 充电反应：充电反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4阀控阀控铅酸铅酸蓄蓄电池电池(VRLA,Valve Regulated Lead Acid Battery)阀控铅酸蓄电池与汽车等用的普通铅酸蓄电池相比有二阀控铅酸蓄电池与汽车等用的普通铅酸蓄电

5、池相比有二个主要特点：一是密封；二是干态。个主要特点：一是密封；二是干态。密封密封是指基本无酸雾排出。一般情况下阀控铅酸蓄电池是指基本无酸雾排出。一般情况下阀控铅酸蓄电池在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才有少量的蓄电池内的气体压力超过安全阀的开放压力时才有少量的氢和氧混合气体排放，此时用过滤材料滤去带出的少量酸氢和氧混合气体排放，此时用过滤材料滤去带出的少量酸雾。雾。干干态态是指阀控铅酸蓄电池是指阀控铅酸蓄电池没有自由流动的电解液，可以没有自由流动的电解液，可以任何方向放置，不怕颠簸、碰

6、任何方向放置，不怕颠簸、碰撞，即使外壳破裂也不会有酸撞，即使外壳破裂也不会有酸漏出。漏出。磷磷酸酸铁铁锂电池锂电池(LiFePO4)2002年出现，由于它的性能特别适于作动力方面的应用，也称磷年出现，由于它的性能特别适于作动力方面的应用，也称磷酸铁锂动力电池。酸铁锂动力电池。LiFePO4电池的结构与工作原理：电池的结构与工作原理：左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。L

7、iFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。磷酸铁锂动力电池的主要性能磷酸铁锂动力电池的主要性能LiFePO4电池的特点：电池的特点：1.高效率输出：标准放电为25C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10s）可达20C；2.高温时性能良好：外部温度65时内部温度则高达95，电池放电结束时温度可达160，电池的结构安全、完好；3.即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；4.极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；5.过放电

8、到零伏也无损坏；6.可快速充电；7.低成本；8.对环境无污染。一种型号为一种型号为STL18650的磷酸铁锂动力电池（容量为的磷酸铁锂动力电池（容量为1100mAh）在不同的放电率时其放电特性：）在不同的放电率时其放电特性：不管哪一种放电率，其放电过程中电压是很平坦的（即放电电压平稳，不管哪一种放电率，其放电过程中电压是很平坦的（即放电电压平稳，基本保持不变），只有快到终止放电电压时，曲线才向下弯曲（放电量基本保持不变），只有快到终止放电电压时，曲线才向下弯曲（放电量达到达到800mAh以后才出现向下弯曲）。在以后才出现向下弯曲）。在0.510C的放电率范围内，输的放电率范围内，输出电压大部分

9、在出电压大部分在 2.73.2V范围内变化。这说明该电池有很好的放电特范围内变化。这说明该电池有很好的放电特性。性。STL18650的充放电循环寿命曲线的充放电循环寿命曲线在经过在经过570次充放电循环，其放电容量未变，说明该电池有很次充放电循环，其放电容量未变，说明该电池有很高的寿命。高的寿命。钠硫电池（钠硫电池（Sodium-Sulfur Battery）钠硫电池是钠硫电池是美美国国福福特特(Ford)公司公司于于1967年年首先发明公布的，其比能量首先发明公布的，其比能量高、可大电流、高功率放电。日本东京电力公司高、可大电流、高功率放电。日本东京电力公司(TEPCO)和和NGK公司合作公

10、司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平、开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平、UPS应急电应急电源及瞬间补偿电源等，并于源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，截止年开始进入商品化实施阶段，截止2007统计，日本年产钠硫电池电池量已超过统计，日本年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。，同时开始向海外输出。钠硫电池是以钠硫电池是以Na-beta-氧化铝为电解质和隔膜，并分别以金属钠和多硫氧化铝为电解质和隔膜，并分别以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池。化钠为负极和正极的二次电池。该电池最大的特点是：该电池最大的特点是：比

11、比能能量量高高，是铅酸电池的，是铅酸电池的34倍；可大电流、倍；可大电流、高功率放电；充放电效率几乎高达高功率放电；充放电效率几乎高达100。但钠硫电池的不足之处是其工。但钠硫电池的不足之处是其工作温度在作温度在300350，需要一定的加热保温。另外过充时很危险。，需要一定的加热保温。另外过充时很危险。钠硫电池的工钠硫电池的工作原理：作原理：以固体电解质以固体电解质N a-(或或+)-A l2O3(N a+离子导体离子导体)为电解质隔膜为电解质隔膜,熔融熔融硫和钠分别作阴阳极硫和钠分别作阴阳极.正是因为钠硫电池采用的材料特殊正是因为钠硫电池采用的材料特殊,所以能连续充电近所以能连续充电近两万两

12、万次次,也也就是说相当于近就是说相当于近60年的使用寿命年的使用寿命,且终生不用维修且终生不用维修,不排放任何有不排放任何有害物质害物质,也无二次污染公害也无二次污染公害,这是别的电池无法达到的。这是别的电池无法达到的。钠硫电池是靠电子转移而再生能量钠硫电池是靠电子转移而再生能量,所以它所以它充充电电时时间间相相当短暂当短暂,一次一次充电可运行充电可运行 10 11 小时小时,它经热反应后所产生的理论能量密度为它经热反应后所产生的理论能量密度为786 Wh/kg,实际能量密度为实际能量密度为 300 Wh/kg.这约是铅酸电池的十倍这约是铅酸电池的十倍,镍氢电池的四倍镍氢电池的四倍,锂电池的三

13、倍锂电池的三倍.阳极反应：阳极反应：2Na 2e=2Na+阴极反应：阴极反应：xS+2e=Sx2-总反应：总反应：2N a+xS=Na2Sx我国的钠硫电池研究现状：我国的钠硫电池研究现状：钠硫电池的研发在国际上方兴未艾。钠硫电池的研发在国际上方兴未艾。2006年年8月月,上海硅酸盐研究所与上海市电力公司开展了大容量钠上海硅酸盐研究所与上海市电力公司开展了大容量钠硫单体电池的合作研发。硫单体电池的合作研发。5个月后，个月后，650Ah的单体电池试制成功的单体电池试制成功,我国我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的

14、国家。家。2007年年8月月,双方共建“上海钠硫电池研制基地”，不久便攻克了双方共建“上海钠硫电池研制基地”，不久便攻克了钠硫电池制备关键技术，成功研制钠硫电池制备关键技术，成功研制170余台套具有自有知识产权的生余台套具有自有知识产权的生产与性能评价装备，贯通了年产产与性能评价装备，贯通了年产2兆瓦的钠硫储能电池中试线，实现兆瓦的钠硫储能电池中试线，实现10千瓦储能系统成功演示。千瓦储能系统成功演示。钠硫电池储能系统将在上海世博园示范运行。钠硫电池储能系统将在上海世博园示范运行。全钒液流电池全钒液流电池 V5+(VO2+)+e-V4+(VO2+)discharge charge V2+V3+

15、e-discharge charge+E0=1.00 E0=-0.26 工工作原理：作原理：清华大学电机系电工新技术研究所的清华大学电机系电工新技术研究所的VRB样机样机试验用钒电池参数：试验用钒电池参数：额定电压：50V额定电压：50V额定电流：50A额定电流：50A额定功率：2.5kW额定功率：2.5kW额定容量：5kWh额定容量：5kWh最大功率：9kW最大功率：9kW端电压区间：4064V端电压区间：4064VVRB 的应用的应用v 不间断电源供应系统v 太阳能发电储能v 风电的缓冲系统v 调峰电站v 边远地区电力系统v 分散式储能v 交通工具的动力国外国外VRB 样机样机 1-加拿大

16、加拿大加拿大加拿大VRB PVRB POWEROWER公司公司公司公司输出功率:200KW 电池容量 1100KWh最大输出功率:400KW10秒电解液体积:55m3占地面积：70m2国外国外VRB 样机样机2 日本住友电工日本住友电工日本住友电工的风力发电储能系统日本住友电工的风力发电储能系统1998年建成20KW实验电堆，运行超过16000次循环2001年开始170 kW6h规模的示范工程2005年，扩大到6 MW25min;4MW90min1.2 超导储能（超导储能（SMES）超导储能是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电超导储能是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电

17、磁能返回电网或其他负载。磁能返回电网或其他负载。SMES一般由超导线圈及低温容器、制冷装置、变流装置和测控系一般由超导线圈及低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统组成。统组成。SMES可以分为低温超导储能与高温超导储能两种。可以分为低温超导储能与高温超导储能两种。超导超导线线圈圈在在通通过过直直流电流流电流时没时没有有焦耳损耗焦耳损耗。因此，超导因此，超导储能适用于直流系统。它可传输的平均储能适用于直流系统。它可传输的平均电流电流密密度度比一般常比一般常规线圈要高个数量级；可以达到很高的规线圈要高个数量级；可以达到很高的能能量密量密度度，约为约为108Jm3。它与其他的储能方式如蓄电池储能、压

18、缩空气蓄能、抽它与其他的储能方式如蓄电池储能、压缩空气蓄能、抽水储能及飞轮储能相比，具有转换效率高（可达），水储能及飞轮储能相比，具有转换效率高（可达），响应速度快响应速度快(毫秒级毫秒级)，功率密度和能量密度大，寿命长、污，功率密度和能量密度大，寿命长、污染小等优点。缺点是成本高，包括装置成本和运行成本。染小等优点。缺点是成本高，包括装置成本和运行成本。超导磁储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷，而超导磁储能装置不仅可用于调节电力系统的峰谷，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性。此外，它还可用于无功和功率因素的

19、的电压和频率特性。此外，它还可用于无功和功率因素的调节以改善系统的稳定性。调节以改善系统的稳定性。1.3 超级电容储能（超级电容储能（SCES）超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源。它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双物理二次电源。它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器。电层电容器。超级电容器的问世实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改超级电容器的问世实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实变了人们对电容器的传统

20、印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量现电容量 0.5-1000F，工作电压，工作电压 12-400V，最大放电电流，最大放电电流 400-2000A。超级电容工作原理：超级电容工作原理：性性能能特点：特点：1.具具有有法法拉拉级的超级的超大大电容电容量；量；2.比比脉冲脉冲功率比蓄功率比蓄电池电池高高近近十十倍倍；3.充放充放电电循环寿命循环寿命在在十十万万次次以以上上；4.能在能在-40oC-60oC 的的环环境境温度温度中中正正常常使使用用；5.有超有超强强的的荷荷电电保持保持能力能力，漏漏电源电源非非常常小小；6.充充电电迅迅速速，使使用用便便捷捷，充，充电电电电路简路简单单

21、，无，无记忆记忆效效应应；7.无无污染污染，真真正正免免维维护护。多孔化电极采用活性炭粉、活多孔化电极采用活性炭粉、活性炭和活性炭纤维，电解液采用有性炭和活性炭纤维，电解液采用有机电解质。多孔性的活性碳有极大机电解质。多孔性的活性碳有极大的表面积，在电解液中吸附着电荷，的表面积，在电解液中吸附着电荷，因而将具有极大的电容量，并可以因而将具有极大的电容量，并可以存储很大的静电能量。存储很大的静电能量。双双电电层层超级电容器的充放电过程始终超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的

22、。蓄电池是不同的。超级电容的应用：超级电容的应用：1.配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统，如：配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统，如：汽车、坦克、铁路内燃机车等，能有效保护蓄电池，延汽车、坦克、铁路内燃机车等，能有效保护蓄电池，延长其寿命，减小其配备容量，特别是在低温和蓄电池亏长其寿命，减小其配备容量，特别是在低温和蓄电池亏电的情况下，确保可靠启动。电的情况下，确保可靠启动。2.用作高压开关设备的直流操作电源。用作高压开关设备的直流操作电源。3.用作电动车辆起步，加速及制动能量的回收，提高加速用作电动车辆起步，加速及制动能量的回收，提高加速度，有效保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命

23、，节能。度，有效保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命，节能。4.代替蓄电池用于短距离移动工具（车辆），其优势是充代替蓄电池用于短距离移动工具（车辆），其优势是充电时间非常短。电时间非常短。5.用于重要用户的不间断供电系统。用于重要用户的不间断供电系统。6.用于风力及太阳能发电系统。用于风力及太阳能发电系统。7.应用应用电电脉冲脉冲技术技术设设备备，如：点焊机、轨道电路光焊机、，如：点焊机、轨道电路光焊机、充磁机、充磁机、X 光机等。光机等。1.4 飞轮储能（飞轮储能（FWES）“飞轮”这一储能元件，已被人们利用“飞轮”这一储能元件，已被人们利用了数千年，从古老的纺车，到工业革命时的了数千年，从古老的

24、纺车，到工业革命时的蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转蒸汽机，以往主要是利用它的惯性来均衡转速和闯过“死点”，由于它们的工作周期都速和闯过“死点”，由于它们的工作周期都很短，每旋转一周时间不足一秒钟，在这样很短，每旋转一周时间不足一秒钟，在这样短的时间内，飞轮的能耗是可以忽略的。现短的时间内，飞轮的能耗是可以忽略的。现在想利用飞轮来均衡周期长达在想利用飞轮来均衡周期长达1224小时小时的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。的能量，飞轮本身的能耗就变得非常突出了。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。能耗主要来自轴承摩擦和空气阻力。再一个问题是常规的飞轮是由钢（或铸铁）制再一个问题是常规的飞轮是

25、由钢（或铸铁）制成的，储能有限。成的，储能有限。另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电另外要完成电能机械能的转换，还需要一套复杂的电力电子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。子装置，因而飞轮储能方法一直未能得到广泛的应用。飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：飞轮储能技术取得突破性进展是基于下述三项技术的飞速发展：一是一是高高能能永永磁磁及高及高温温超导技术的超导技术的出出现现；二是；二是高高强强纤纤维维复复合合材料材料的的问问世世；三三是是电力电子技术的电力电子技术的飞飞速速发发展展。当我们将一块永磁体的一个极对准超导体，并接近超导体时，超导体上便产生

26、了感应电流。该电流产生的磁场刚好与永磁的磁场相反，于是二者便产生了斥力。由于超导体的电阻为零，感生电流强度将维持不变。若永磁体沿垂直方向接近超导体，永磁体将悬空停在自身重量等于斥力的位置上，而且对上下左右的干扰都产生抗力，干扰力消除后仍能回到原来位置，从而形成稳稳定定的的磁磁悬悬浮浮。若将下面的超导体换成永磁体，则两永磁体之间在水平方向也产生斥力，故永永磁磁悬悬浮浮是是不稳不稳定定的的。超导磁悬超导磁悬浮飞轮储浮飞轮储能结构示能结构示意图意图美国美国active power公司的飞轮储能产品公司的飞轮储能产品1301200kVADC Energy Storage 250-2000kW世界范围内

27、飞轮储能典型的应用案例年份年份研发机构研发机构基本参数基本参数技术特点技术特点作用作用不详日本四国综合研究所8 MWh，储能放电各4 h，待机16 h 高温超导磁浮立式轴承，储能效率84%平平滑滑负负荷荷不详日本原子力研究所215 MW/8 GJ 输出电压18 kV，输出电流6 896 A，储能效率85%UPS不详美国Vista 公司277 kWh 引入风力发电系统全全程程调调峰峰1991 美国马里兰大学24 kWh，转速11610 46345 rad/min 电磁悬浮轴承,输出恒压110 V/240 V，全程效率81%电力调电力调峰峰1996 德国5 MW/100 MWh，转速2250 45

28、00 rad/min超导磁浮轴承,储能效率96%储能电储能电站站2004 巴西额定转速30000 rad/min 超导与永磁悬浮轴承电压补偿电压补偿1.5 常常用储能方式用储能方式对对比比项目项目飞轮储能飞轮储能电池储能（铅酸）电池储能（铅酸）超导储能超导储能超级电容储能超级电容储能比功率（W/kg）5000W/kg75300W/kg107108W/kg比容量(Wh/kg)大于20355010功率上限（MW）几百MW(215MW)数十MW5MW10MW容量上限100MWh12MWh(2MW*6h)100 MJ30 MJ循环寿命大于20年5001500次效率最大可达到96%小于80%大于96%最

29、大95%其它无噪声，无污染，维护相对简单，旋转器件，附属系统比较复杂。模块化组合，便于商业化，静止器件，运行简单，可能污染环境，存在自放电。响应速度快，无旋转部件，环境影响小，附属系统复杂，运行维护困难。静止部件，可靠性高，维护方便，无污染，存在自放电。各种储能方式其技术成熟度和储能功率等级的关系各种储能方式其技术成熟度和储能功率等级的关系储能装置在传统电网中的作用储能装置在传统电网中的作用发电功能能量管理负荷调节辅助供电功能频率响应调节旋转备用电源冷备用电源无功功率控制输配电系统中的应用提高电力系统稳定性，抑制电压冲击，凹陷，振荡等，。总的来说，总的来说，由于容量由于容量限制，传限制，传统大

30、电网统大电网中储能装中储能装置还是作置还是作为为附属设附属设备备出现的，出现的，用于维持用于维持系统的稳系统的稳定或提高定或提高电能质量。电能质量。2.储能装置在电力系统中的典型应用储能装置在电力系统中的典型应用2.1 有源滤波（有源滤波（APF）有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即指指令令电流电流检检测测电电路路和和补偿电补偿电流发生电流发生电路路。指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后产生补偿电流的指令信号。无功电流，然后将其反

31、极性作用后产生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据补偿电流指令信号，计算出主电路各开关电流跟踪控制电路的功能是根据补偿电流指令信号，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路中的开关器件，从而产生器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路中的开关器件，从而产生所需的补偿电流。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波所需的补偿电流。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。与进行无功补偿的目的。电压型有源滤波器电流型有源滤波器并联型有源滤波器串联型有源滤波器仿真仿真2.2 动态电压调整（动态电压调整（DVR）几几种

32、种常常见见的动态电能的动态电能质量质量问问题题：DVR串联在电源和敏感负荷之间。当供电电压发生畸串联在电源和敏感负荷之间。当供电电压发生畸变时，变时，DVR快速输出补偿电压，保证敏感负荷不受系快速输出补偿电压，保证敏感负荷不受系统电压波动影响，从而保证敏感负荷的供电质量。统电压波动影响，从而保证敏感负荷的供电质量。DVR动态电压调动态电压调节器节器工工作原理作原理在电源和敏感负荷之间串联一只补偿变压器，通过控制与补在电源和敏感负荷之间串联一只补偿变压器，通过控制与补偿变压器的初级线圈相连的逆变器向负载侧提供同频、锁相、幅偿变压器的初级线圈相连的逆变器向负载侧提供同频、锁相、幅值可变的补偿电压，

33、从而保持负荷电压的稳定。值可变的补偿电压，从而保持负荷电压的稳定。仿真仿真2.3 STATCOMBESS,SMES,SCSTATCOM的直流侧若是电容，电容仅的直流侧若是电容，电容仅起电压支撑作用，起电压支撑作用，STATCOM只能在两个象只能在两个象限内运行，即发出无功和吸收无功，不能限内运行，即发出无功和吸收无功，不能与系统交换大量的有功功率。与系统交换大量的有功功率。若若为为储能储能元元件件，则则STATCOM可可四四象象限限运运行。行。DC/ACsystemDC/ACsystemUS&U1&I1&UU1S&STATCOM输出的无功功率极性和大小取决于其输出电压和输出的无功功率极性和大小

34、取决于其输出电压和连接点处系统电压的相对大小，通过控制连接点处系统电压的相对大小，通过控制STATCOM输出电输出电压的大小，可以连续调节压的大小，可以连续调节STATCOM发出或吸收无功的多少。发出或吸收无功的多少。仿真仿真2.4 与可再生能源的配合与可再生能源的配合太太阳阳能（能（PV）和和风风能能可再生能源的特点：可再生能源的特点：间间歇歇性性和和波动波动性性太阳能发电系统：太阳能发电系统：孤岛运行孤岛运行并网运行并网运行风机原理图：风机原理图：风光互补发电系统：风光互补发电系统：结语结语传传统电力系统统电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突的运行和需求正在发生巨大的

35、变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有出，主要的问题有:系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。电力企业市场化促使用户侧需要能量管理技术的支持。电力企业市场化促使用户侧需要能量管理技术的支持。必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。能量存储装置提

36、供了一种可以解决上述各种问题的方案。能量存储装置提供了一种可以解决上述各种问题的方案。电能的大规模存储仍然是一个方兴未艾的课题！电能的大规模存储仍然是一个方兴未艾的课题！新能源发电系统中新能源发电系统中，作为电网技术核心的储能技术，是解决可再生能，作为电网技术核心的储能技术，是解决可再生能源间歇性供电问题最有效的方法。源间歇性供电问题最有效的方法。实现实现智智能电能电网网正常运行所需的技术：正常运行所需的技术：一是现有配电网技术；一是现有配电网技术；二是新型网络技术，以提高电能传输能力和减少损耗，如气体绝缘输二是新型网络技术，以提高电能传输能力和减少损耗，如气体绝缘输电线路电线路(GIL)，超导性、高运行温度、柔性交流输电，超导性、高运行温度、柔性交流输电(FACTS)技术等；技术等；三是广域通信，保障网络自动化、在线服务、有功运行、需求响应和三是广域通信，保障网络自动化、在线服务、有功运行、需求响应和需求侧管理需求侧管理(DSM)；四是电力电子技术，改善供电质量；四是电力电子技术，改善供电质量；五是五是静态储能装置静态储能装置。