近年来,电压暂降成为越来越引起人们关注的电能质量问题。解决电压暂降问题的动态电压恢复器方案或其他方案,因为需要向负载提供较长时间的有功功率支援而需要较大时间尺度的能量存储与释放,既需要储能元件能够提供较大功率,又要求其具备足够的容量。显然,普通电容器或电抗器难以满足要求。采用超级电容器、超导、飞轮作为动态电压恢复器的储能环节都具有技术上的可行性,但它们高昂的成本是限制其普及的主要障碍。
(2)可再生能源并网发电
随着煤炭、石油、天然气等化石将在看得到的未来逐渐枯竭,开发新能源并使其实用化已是刻不容缓的任务。目前风力发电的装机容量已在电力系统中占有一定比重,大规模的太阳能光伏发电也开始进入实用化阶段。由于风力发电和光伏发电的随机性和波动性,并网后会给电力系统带来不利影响。近期,我国风电接入较多的地区,为了确保电力系统的安全运行,已经出现了限制风力发电的弃风现象。一方面将大自然给予的风能弃之不用,一方面要消耗宝贵的化石资源,这显然是极不经济的。目前的储能技术如超导储能和超级电容储能,可作为针对风力发电接入系统时抑制1Hz以下的功率波动的手段,随着抑制的功率波动频率降低(即时间尺度增大),所需的储能环节的容量大幅增加。在目前各种储能技术成本太高的情况下,用它们作为长时间尺度的储能手段(如削风填谷)还不现实。如果压缩空气储能能够在技术上有所突破,解决其对自然地理环境的依赖,有可能成为长时间尺度的储能解决方案。
(3)微网
随着各种可再生能源发电技术逐步成熟,使得分布式发电(DG)成为未来发展的趋势,这将使得电力系统的运营模式和格局发生显著变化。微网是适应于分布发电的电网结构,可以最大限度地接纳可再生能源发电方式发出的电能,作为智能电网的重要组成部分,将在很大程度上决定未来智能电网技术走向。另一方面,在微网并网运行时,由于可再生能源的不确定性的特点,它们的大量接入必然会给电网运行带来困难。显然,储能技术是解决这些困难的有效方法。微网除了并网运行方式以外,还可能以脱网的方式独立运行,在这种运行方式下,储能技术更是微网中保证用户电能质量的不可或缺的重要组成部分。由于微网运行的特点,其中储能装置的配置需要多元化,既需要响应速度快的大功率储能设备如飞轮储能、超级电容储能、超导储能用来解决一些动态问题,又需要电池这类储能容量大、但响应速度较慢的储能设备。
发达国家已经对智能电网进行了多年的研究和建设,我国也提出了建设“坚强智能电网”的目标。显然,这一目标的实现离不开微网技术的研究和应用,而在微网技术中,储能环节是必不可少的重要部分。