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4 储能系统在微网中的应用[13]

配电网主要面向电力负荷直接供电，且现阶段用户对电能质量和电力品质的要求越来越高，以及环境和政策因素使这种传统的大电网已经不能很好地满足各种负荷的要求，储能技术为解决这一问题提供了新的路径。储能系统在微电网中有非常大的市场前景，对电网的电能质量、电网稳定性以及供电可靠性都有很大的提升。

4.1提供短时供电

微电网存在两种典型的运行模式：并网运行模式和孤岛运行模式。在正常情况下，微电网与常规配电网并网运行;当检测到电网故障或发生电能质量事件时，微电网将及时与电网断开独立运行。微电网在这两种模式的转换中，往往会有一定的功率缺额，在系统中安装一定的储能装置储存能量，就能保证在这两种模式转换下的平稳过渡，保证系统的稳定。在新能源发电中，由于外界条件的变化，会导致经常没有电能输出(光伏发电的夜间、风力发电无风等)，这时就需要储能系统向系统中的用户持续供电。

4.2电力调峰

由于微电网中的微源主要由分布式电源组成，其负荷量不可能始终保持不变，并随着天气的变化等情况发生波动。另外一般微电网的规模较小，系统的自我调节能力较差，电网及负荷的波动就会对微电网的稳定运行造成十分严重的影响。为了调节系统中的峰值负荷，就必须使用调峰电厂来解决，但是现阶段主要运行的调峰电厂，运行昂贵，实现困难。

储能系统可以有效地解决这个问题，它可以在负荷低落时储存电源的多余电能，而在负荷高峰时回馈给微电网以调节功率需求。储能系统作为微电网必要的能量缓冲环节，其作用越来越重要。它不仅避免了为满足峰值负荷而安装的发电机组，同时充分利用了负荷低谷时机组的发电，避免浪费。

4.3改善微电网电能质量

微电网要作为一个微源与大电网并网运行，必须达到电网对功率因数、电流谐波畸变率、电压闪变以及电压不对称的要求。此外，微电网必须满足自身负荷对电能质量的要求，保证供电电压、频率、停电次数都在一个很小的范围内。储能系统对于微电网电能质量的提高起着十分重要的作用，通过对微电网并网逆变器的控制，就可以调节储能系统向电网和负荷提供有功和无功，达到提高电能质量的目的。

对于微电网中的光伏或者风电等微电源，外在条件的变化会导致输出功率的变化从而引起电能质量的下降。如果将这类微电源与储能装置结合，就可以很好地解决电压骤降、电压跌落等电能质量问题。在微电网的电能质量调节装置，针对系统故障引发的瞬时停电、电压骤升、电压骤降等问题，此时利用储能装置提供快速功率缓冲，吸收或补充电能，提供有功功率支撑，进行有功或无功补偿，以稳定、平滑电网电压的波动。

4.4提升微电源性能

多数可再生能源诸如太阳能、风能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均匀性和不可控性，输出的电能可能随时发生变化。当外界的光照、温度、风力等发生变化时，微源相应的输出能量就会发生变化，这就决定了系统需要一定的中间装置来储存能量[14]。如太阳能发电的夜间，风力发电在无风的情况下，或者其他类型的微电源正处于维修期间，这时系统中的储能就能起过渡作用，其储能的多少主要取决于负荷需求。

5储能系统在风电并网中的应用[15]

5.1利用储能系统增强风电稳定性

储能系统具有快速吸收或释放有功及无功功率的特点，对改善系统的功率平衡状况以及提高电力系统的运行稳定性都有很大帮助。据目前的研究和仿真结果显示，超导储能和超级电容储能系统对降低并网处风电的电压波动和平抑风电场输出的波动具有很好的效果，同时还能起到增强系统运行稳定性的作用。

另外风电的稳定还表现在风电场输出功率的稳定及频率稳定性，目前这方面问题的研究主要集中在利用储能系统来平抑风电输出功率频率波动。根据现在学者的很多理论和试验研究结果，储能系统确实能有效的改善风电系统频率稳定性，且储能系统容量越大响应速度越快效果越好。

故增强风电并网系统的稳定性就需要储能系统具有快速响应的能力，如SMES、飞轮储能、超级电容储能等储能方式，因为暂态过程中系统的各参量变化很快，因此就需要储能装置能够快速补偿功率不平衡量，增强系统稳定性，上述提到的几种储能方式响应速度可以达到1-20ms，在提高稳定性的应用中对储能系统容量的要求却不高。

5.2增强风电机组 LVRT 功能

当在电力系统中风电容量所占比例较高时，风电机组是否具有低电压穿越能力是影响系统稳定性很关键的一个因素。有低电压穿越功能的风电机组在并网时如外部电网发生短路故障时，能够有效解决故障所引起的电压剧烈下降问题，起到增强系统的运行稳定性的作用。而机组的低电压穿越功能可以通过在变流器直流部分并联储能系统实现，这种方式不仅能从根本上解决故障期间风电机组过电流烧坏转子或变流器的问题，还可以很大程度上增强风电机组的低电压引起机组退网运行的功能。

5.3增强风电场功率穿越极限(WPP)

影响 WPP 水平的因素与电网的结构和电网参数有关，如频率和电压稳定等因素，因此采用的储能方式也就不尽相同。一般来说采取一定的控制策略下，飞轮储能、电池储能和超导储能系统能通过与电网之间有功和无功功率的交换有效改善系统的频率特性，改善并网处的电压波动性，从而增加系统的WPP。

5.4提高风电场供电质量

在提高电能质量应用方面，储能系统的主要作用是快速的与系统之间进行有功、无功功率交换，以此来有效改善电压波动性，如电压暂降、波形畸变及闪变等。另外，解决电压波动、电压暂降等电能质量问题主要是短时功率的动态补偿，这就需要储能系统具备ms级功率动态调节的能力，结合前面对几种储能方式的分析，SMES、超级电容储能和飞轮储能都满足要求。

5.5改善风电经济性

随机波动的风电作为电源接入电网，将导致原有系统的备用容量增加，甚至还需要额外配备平衡稳定装置，使得系统运行经济性有所降低。在风电并网系统中应用储能系统能够得到很大的程度上的缓解，从而实现电网与风电场双赢的目的。另外，在现今的电力市场环境下风电面临着成本较高、供电质量不高等问题，导致竞争力较差，采用储能系统配合风电场运行，对有效的解决缓解实现风电效益最大化是一个很好的途径。

关键词： 分布式电源 电网 储能 技术综述