一、背景意義

1.1 智能電網(wǎng)發(fā)展的整體趨勢

我國的大城市電網(wǎng)，特別是北京、上海、廣州等大型城市的電網(wǎng)逐步形成受端電網(wǎng)，表現(xiàn)為大容量、大機(jī)組、超高壓、負(fù)荷密集等特征。從用電結(jié)構(gòu)看，“十二五”期間第三產(chǎn)業(yè)、居民用電比重將有較大提升，預(yù)計(jì)5年將上升5個(gè)百分點(diǎn)以上，由于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化，最高用電負(fù)荷也逐漸上升。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電及用電四大環(huán)節(jié)中都具有明顯的優(yōu)勢，智能電網(wǎng)成為世界各國集中投資的戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)。智能電網(wǎng)通過優(yōu)化傳統(tǒng)能源和新能源的供需和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)節(jié)能，通過特高壓技術(shù)解決能源結(jié)構(gòu)不匹配問題，通過高效率的配電技術(shù)提高整體電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率，是應(yīng)對能源危機(jī)的必由之路。中國發(fā)展智能電網(wǎng)可以參照高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)引進(jìn)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術(shù)輸出的三階段轉(zhuǎn)換。特別是各國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還沒有統(tǒng)一的情況下，中國將憑借規(guī)模經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)備自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，積極參與全球標(biāo)準(zhǔn)的制定，擴(kuò)大市場支配能力。

1.2 智能電網(wǎng)各階段在發(fā)展過程中的主要瓶頸

智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義，在大電網(wǎng)端，隨著電力需求不斷增長，對電能質(zhì)量的提升是發(fā)展的必然要求，但在現(xiàn)有發(fā)電端和用戶端信息不對稱的情況下，電力的使用條件提升的程度非常有限，為了避免高峰擁堵電網(wǎng)端始終具有遲滯效應(yīng)。而隨著可再生新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展，在一定程度上解決的用電緊張的情況，以我國風(fēng)電為例，預(yù)計(jì)到2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將超過發(fā)電總裝機(jī)容量的10%。但是，間歇性新能源發(fā)電仍存在重要技術(shù)瓶頸——發(fā)電不穩(wěn)定性和并網(wǎng)技術(shù)問題。國外有關(guān)研究表明，如果風(fēng)電裝機(jī)占裝機(jī)總量的比例在10％以內(nèi)，還可以依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電、燃?xì)鈾C(jī)組等手段保證電網(wǎng)安全；但如果所占比例達(dá)到20％甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)。

1.3 儲能的主要功能，與電網(wǎng)需求的契合

引入儲能技術(shù)是解決上述問題的主要途徑，它可以提高發(fā)電廠輸出功率的可控性，抑制功率波動(dòng)，提高電能質(zhì)量，從而使風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等系統(tǒng)成為廣泛利用的電力供應(yīng)系統(tǒng)。

儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，可以改變電能生產(chǎn)、輸送與消費(fèi)必須同步完成的傳統(tǒng)模式。目前，我國正在規(guī)劃與大力發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，全面覆蓋發(fā)-輸-變-配-用-調(diào)的六大環(huán)節(jié)與信息平臺的建設(shè)。儲能技術(shù)將是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分，涉及其建設(shè)的各個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)，儲能技術(shù)在接納風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性新能源入網(wǎng)方面也發(fā)揮著不可或缺的重要作用。發(fā)展儲能技術(shù)的重要意義還包括削峰填谷、調(diào)節(jié)節(jié)約能源、提高電力電網(wǎng)系統(tǒng)效率延遲建設(shè)投資、保證電力電網(wǎng)系統(tǒng)安全等方面。

1.4 儲能方法及在智能電網(wǎng)各階段的作用

1）發(fā)電系統(tǒng)：能量控制管理，峰荷運(yùn)行，新能源發(fā)電并網(wǎng)支持，提高電站穩(wěn)定可靠性，電站系統(tǒng)黑啟動(dòng)，延緩新建電站投資等。

2）輸配電系統(tǒng)：保證電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)穩(wěn)定可靠性，最大限度利用現(xiàn)有電網(wǎng)以延遲投資建設(shè)，緩解電網(wǎng)高峰阻塞等。

3）輔助服務(wù)：調(diào)節(jié)控制頻率，節(jié)約剩余電能，提供可靠的備用電能等。

4）電力用戶端：提高電力系統(tǒng)效率，不間斷電源供應(yīng)，用電電壓支撐支持，分時(shí)電價(jià)管理等。

除了大電網(wǎng)上的應(yīng)用，在新能源接入和分布式能源、微網(wǎng)端，儲能系統(tǒng)是不可替代的，儲能單元可起到抑制系統(tǒng)和輸出功率的擾動(dòng)、用于短時(shí)過渡供電、調(diào)峰填谷、保持電壓頻率穩(wěn)定、提供可靠備用電源、提高系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行可靠性和靈活性等作用。

電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)相結(jié)合的V2G技術(shù)，使電動(dòng)汽車具有潛在地參與較小規(guī)模電力電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻、電能質(zhì)量保證和備用電源等應(yīng)用。電動(dòng)汽車蓄電池(如鉛酸、鋰電池等)甚至超級電容器都有可能作為V2G系統(tǒng)的儲能單元。

軌道交通由于長期處于啟停切換的狀態(tài)，電網(wǎng)波動(dòng)很大，采用儲能裝置可以有效緩解電網(wǎng)的持續(xù)波動(dòng)，而軌道交通的連續(xù)性和可控性使得儲能的工作條件可控高效，只是對短時(shí)間內(nèi)能量的消納和釋放能力要求較高。

另外隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，退役動(dòng)力電池的處置問題也將成為不遠(yuǎn)的未來一個(gè)重要課題。目前來看，采用梯次利用方式進(jìn)行動(dòng)力電池的儲能轉(zhuǎn)化是一個(gè)可行的方法。一方面解決了動(dòng)力電池的處理和儲能電池來源問題，同時(shí)提高了能源的綜合利用率，在成本上也可能進(jìn)行部分節(jié)約。