新型电力系统下的分布式储能应用

新型电力系统下的分布式储能应用

添加作者姓名，单位，省份，市，单位邮编陈坤杰，

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摘要：新型电力系统的核心是以新能源为主体的新型电力系统，储能是构建新型电力系统的重要组成部分，但新型电力系统中储能发展仍存在诸多问题和挑战。新型电力系统是一种高度信息化、数字化的电力系统，其最大特征在于电网将呈现出更加开放、多元的特征。在此背景下，储能系统必须具备足够的灵活性，以应对各类场景下的应用需求。

关键词：新型电力系统；分布式储能；应用

引言：分布式储能作为储能领域发展的重要方向之一，近年来在市场和政策环境的推动下实现了快速发展。但我国分布式储能行业仍处于起步阶段，仍面临诸多挑战，需要持续加强关键技术攻关和创新应用研究，不断提升技术水平和质量水平，逐步构建起适应新时代电力需求、保障能源安全稳定供应、支撑新型电力系统建设的新型储能体系。

一、新型电力系统与储能

 新型电力系统是以新能源为主体的新型电力系统，可总结为“3个转变”：一是系统形态从高比例化石能源向低碳化、清洁化转变，二是能源供应从单一来源向多能互补转变，三是系统运行形态从单向流动向双向互动转变。储能作为新型电力系统的重要组成部分，其作用是在电力供应与需求两侧进行能量调节，可以在保障电力安全供应、推动新能源消纳等方面发挥重要作用，可有效支撑新型电力系统建设。[1]

二、分布式储能的发展现状

  分布式储能技术的发展经历了一个漫长的过程，在国外最早开始于20世纪80年代的英国，随后欧洲国家相继提出了相关政策，并出台了相关标准，鼓励分布式储能发展。在国内，随着储能技术的发展以及市场需求的增加，分布式储能也迎来了快速发展。目前我国主要开展了分布式光伏发电系统、微电网等多种形式的分布式储能系统建设，可广泛应用于家庭储能、工商业储能、电网侧储能等领域。

三、新型电力系统下的分布式储能应用模式

（一）用户侧

  用户侧储能系统是实现新型电力系统建设的重要组成部分，其作用在于平衡新能源出力波动、促进分布式电源就地消纳、降低用户用电成本等。1.用户侧储能系统通过参与调峰调频，可以改善新能源出力波动，提高分布式电源就地消纳能力，同时还能减少对大电网的依赖，降低用户用电成本。2.在可再生能源发电不稳定时，用户侧储能系统通过充放电特性调节可再生能源发电出力，可以保证分布式电源安全稳定运行，也可实现电网友好型调度。3.在峰谷套利时，用户侧储能系统通过参与实时电价调节，能够为用电高峰时的用电低谷时段提供电力，为用户节约用电成本。

（二）配电网侧

  随着配电网逐渐向数字化、智能化方向发展，分布式储能在配电网中的应用场景不断增多。配电网具有双向性，可以实现分布式电源与负荷之间的能量双向流动，进而能够有效降低分布式电源的不确定性，提高电能质量。未来随着分布式储能在配电网中的广泛应用，其在提升配电网电能质量、解决用户用电问题等方面的优势将进一步凸显。在降低用户用电成本方面，配电网可以通过接入储能装置来降低用户的用电成本。尤其是在新能源比例较高的地区，如中国西北地区和新疆等地，由于新能源出力的波动性较大，可通过储能装置来提高新能源就地消纳水平，从而降低用户的用电成本。[2]

（三）分布式电源侧

  分布式电源是指在配电网范围内就近开发、就近消纳、就地使用的可再生能源，其具备绿色环保、高效经济的特点。分布式电源分布在用户侧，其装机规模小、发电设备少，对电网影响较小，且与负荷之间的距离较短，灵活性高。分布式电源与用户侧储能配合可实现削峰填谷、提高电网灵活性、实现用户侧能量管理等功能。分布式电源与用户侧储能结合能够发挥多方面优势，一方面可通过减少弃风弃光率，降低弃风弃光电量；另一方面可通过提高电网频率稳定性和电压质量，降低电网负荷峰谷差。此外，分布式电源与用户侧储能配合还能有效减少新能源消纳的时间和空间成本。

四、新型电力系统下的分布式储能应用场景

（一）削峰填谷

  在用户侧，分布式储能系统通过充放电响应负荷曲线，可以实现削峰填谷，并对电动汽车充放电进行管理，防止过度充电和过度放电。目前我国电力系统峰谷差不断加大，而电动汽车作为重要的交通工具，将其用于峰谷电价中不仅可以节省电费支出，还可以通过储能系统降低峰谷差。对于居民用户来说，储能系统能够起到节能减排、节省电费的作用；对于工商业用户来说，储能系统能够为其提供调峰调频等服务，提高生产效率、降低能耗成本。未来随着电动汽车的发展以及新能源比例的不断增加，居民和工商业用户对储能系统的需求将进一步提升。对于电网侧而言，储能系统能够通过充放电响应负荷曲线，实现对电力平衡的支撑。

（二）提高供电可靠性和电能质量

  在电网中，电能质量主要包括电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、谐波等。配电网中分布式储能可利用其功率调节能力，通过对电能进行预处理，使之满足相关标准和要求，降低电能质量问题发生概率。针对电压偏差问题，通过储能对电能进行预处理，可提高系统的电压稳定性和暂态稳定性；针对频率偏差问题，通过储能对电能进行预处理，可提高系统的频率稳定性和暂态稳定性；针对三相电压不平衡问题，通过储能对电能进行预处理，可提高系统的三相电压平衡度。针对谐波问题，通过储能对电能进行预处理，可降低电能中的谐波含量；针对三相电压不平衡问题，通过储能对电能进行预处理，可改善电能质量。

（三）调频

  储能系统参与调频的方式主要有两种：一是对电网进行调频，二是对可再生能源进行调频。对电网进行调频主要包括频率控制（fidelity control）、频率偏差控制（frequency distortion control）、电压控制（voltage control）、频率恢复（frequency recovery）等。由于储能系统可快速响应电网频率变化，因此应用于电网的调频服务具有明显的技术优势。

（四）分布式可再生能源消纳

  分布式可再生能源发电具有“即插即用”、“就近消纳”的特点，在能源转型中具有不可替代的作用，但其本身固有的波动性、间歇性特性也对消纳提出了挑战。尤其是随着近年来可再生能源发电成本持续下降，其在区域内大规模接入电网，在提升可再生能源利用比例的同时也会加剧对电力系统安全稳定运行的影响。分布式储能作为新型电力系统下电力消纳的重要手段，可在提升系统运行灵活性、平抑可再生能源波动性、提高可再生能源利用比例方面发挥重要作用。因此，需要积极探索分布式储能在区域内消纳新能源的应用模式和发展路径，加快实现区域内新能源资源优化配置。[3]

总结：作为保障可再生能源大规模开发和消纳的重要途径，分布式储能正逐步成为电网领域的重要基础设施。未来，随着新型电力系统建设的不断推进，将有越来越多的分布式储能参与到电力系统运行中，进一步提高其灵活性，为新型电力系统建设提供有力支撑。但当前我国分布式储能发展仍面临着诸多挑战，需要持续加强关键技术攻关和创新应用研究，不断提升技术水平和质量水平，逐步构建起适应新时代电力需求、保障能源安全稳定供应、支撑新型电力系统建设的新型储能体系，逐步实现我国在能源领域的创新发展和从“制造大国”到“制造强国”的转变。

参考文献：

[1]李建林,姜冶蓉,马速良等. 新型电力系统下分布式储能应用场景与优化配置 [J/OL]. 高电压技术, 1-14[2024-01-04]

[2]赵川,李准. 高速铁路牵引变电所储能技术经济分析——评《电网侧分布式电池储能技术应用及商业模式》 [J]. 电池, 2023, 53 (01): 119-120.

[3]魏志丰,刘海阳,苏红莉等. 新型电力系统下分布式储能应用研究[C]// 中国电机工程学会电力信息化专业委员会,国家电网有限公司信息通信分公司. 2021电力行业信息化年会论文集. 北京国网信通埃森哲信息技术有限公司;北京华麒通信科技有限公司;, 2021: 5.