(5)超级电容储能
电容器是电力系统中最常用的元件之一,能够以电场能的形式存储能量,并以很高的效率在电能和电场能之间相互转换。由于普通电容器的能量密度低,在电力系统中主要用来作无功补偿或滤波应用,这可看作是时间尺度非常小的储能应用。超级电容器的出现使得应用电容器储能产生了质的飞跃。尽管超级电容器是电化学器件,但其储能过程中并不发生化学反应,它的特性更接近于电容器,而不同于电池。超级电容器的功率密度高,可快速充放电,因此特别适用于短时高功率输出的场合。超级电容器充放电循环次数远高于电池,可达10万次以上。目前限制超级电容器应用的主要障碍是其成本较高。
(6)超导储能
电感器也是电力系统中最常用的元件,多用在限流、滤波和无功补偿场合。由于普通电感器线圈不可避免地存在的不可忽略的电阻,其带来的损耗使得普通电感器几乎不能用来作时间尺度稍长的储能元件。超导技术的发展使得应用电感进行储能成为可能。超导材料需要在低温环境下才能维持其超导特性,低温超导材料需要在液氦温区工作,高昂的运行成本限制了其应用。近年来,高温超导材料不断取得令人鼓舞的进展,液氮温区高温超导材料的实用化,必将有力地推动了超导储能技术的发展。
3 储能技术在电力系统中的应用
从电的发明和应用开始之日起,对储能的需求就相伴而生。随着对电能质量的要求不断提高,新能源接入电力系统的比重不断加大,电力系统运行格局的变化,对储能技术发展的需求日益迫切。
(1)改善电能质量
电能质量涉及电力系统的诸多方面,较早被人们认识的电能质量问题包括谐波问题以及与无功关系密切的电压偏差、电压闪变等问题。近年来,随着人们对电能质量的要求不断提高,电压暂降与暂升、三相不平衡等也成为人们关注电能质量问题。
事实上,除了采用传统的无源元件(普通电感器和电容器)构成的无功补偿装置或谐波滤波装置,或虽然采用了电力电子技术,但其补偿原理的实质仍依赖与普通电感器或电容器的SVC装置或晶闸管投切的滤波装置外,所有以电力电子换流器(目前主要为电压源型逆变器)为基础构成的无功补偿、有源滤波、解决电压暂降问题的动态电压恢复器等装置中,根据其补偿原理都需要配备储能环节。但目前已进入实用化的动态无功补偿装置STATCOM及有源滤波器APF,其直流侧的电容器在很小的时间尺度上(毫秒级或10毫秒级)进行能量的存储与释放,其过程与传统意义的无功补偿类似。如果STATCOM进行不对称的无功补偿(可用来解决系统的三相不平衡问题),其直流侧电容器能量存储与释放的时间尺度就会增大,为了保证直流电压的波动不致太大而影响装置的正常工作,就需要加大直流电容器的容量以提高其储能能力。