安科瑞魯一揚15821697760

摘要：電力作為現代社會關鍵能源，其系統的安全穩定運行對國家經濟與人民生活意義重大。隨著全球能源需求攀升與可再生能源蓬勃發展，儲能技術成為解決電力供需平衡、提升系統調度能力與供電可靠性的關鍵手段。本文深入探究儲能技術在電力系統中的應用，涵蓋主要類型、在發電、輸電、變電站系統的應用，分析其作用優勢，并展望未來發展方向，包括智慧儲能與系統集成儲能技術，還介紹了安科瑞 Acrel - 2000ES 儲能能量管理系統，展現儲能技術在電力系統中的多方面重要性與廣闊前景。

關鍵詞：儲能技術；電力系統；應用

0引言

傳統電力系統依賴供需平衡維持穩定運行，但新能源技術崛起，風能、光能等非穩定性能源大量接入，使供需平衡愈發艱難。同時，電力負荷持續增長，擴容升級面臨高成本與環境制約。在此背景下，儲能技術應運而生，它能存儲電能，有效平衡供需矛盾、應對負荷峰值與電網故障，增強電力系統可靠性與經濟性，降低供電成本與排放，助力電力系統負荷精細調度管理、電網靈活伸縮以及穩定性提升。

1儲能技術的主要類型

1.1機械儲能技術

將能量轉化為機械形式存儲。

1.1.1抽水儲能

通過在高低水位蓄水池間設置水泵與水輪機實現。低電負荷時抽水蓄能，高電負荷時放水發電。具有儲能容量大、能量轉換效率高、運行周期長等優點，可有效平衡電力系統供需與調節負荷。

1.1.2壓縮空氣儲能

把能量轉化為壓縮空氣儲存，釋放時推動渦輪機或發電機。其儲能規模靈活、運行周期長且無污染，但儲能效率較低，當前正不斷改進提升。

1.1.3飛輪儲能

把能量轉化為旋轉動能存儲于高速旋轉輪子。功率強、響應快、能量轉換效率高，在電力系統穩定調節與瞬態功率平衡方面潛力大，適用于高速瞬間儲能場景，不過對材料和工藝要求較高。

1.2電磁場儲能技術

能量存儲于電磁場，借助電流與磁場相互作用存取。

1.2.1超導磁體儲能

利用超導材料制成的線圈在超低溫環境下產生強大磁場儲存能量。響應速度快、儲存密度高，能快速釋放能量控制電網電壓波動，保障電力系統穩定，但因超導材料與制冷系統成本高應用受限。

1.2.2超級電容儲能

依靠電解質充放電儲存能量。使用壽命長、響應速度快，能量主要通過特殊材料制成的電解液儲存。雖能量密度低、電壓水平不高，但在短時間大功率釋放場景優勢明顯，且環境適應性良好。

1.3電化學儲能技術

通過化學反應轉化電能并在電化學設備中存儲。

1.3.1鋰離子電池

利用鋰離子在正負極間遷移充放電，將化學能轉為電能。具有高能量密度、長壽命和低自放電率等優點，廣泛應用于電動汽車與移動設備等領域，不過大容量應用時安全性與穩定性面臨挑戰且成本較高。

1.3.2鉛酸電池

通過鉛酸溶液化學反應儲存釋放能量。成本低、可循環使用，常用于汽車起動與 UPS 電源等，但能量密度低、體積大、有污染且長期循環使用蓄電能力會衰減。

1.3.3燃料電池

將燃料與氧氣直接化學反應轉化為電能，具有高效能量轉換與零排放特點，分為氫燃料電池、甲醇燃料電池等，適用于移動設備與電力系統備用電源等領域，目前仍受成本高、儲氫與燃料供應等問題困擾。

圖1儲能技術類型

2儲能技術在電力系統中的應用

2.1儲能技術在發電系統中的應用

2.1.1調峰能力提升

發電系統負荷波動大，高峰時需額外機組運行。儲能系統可在高峰釋放電能削峰填谷，減少機組啟停次數，提升發電系統效率與可靠性，平衡供需差異。

2.1.2瞬時功率平衡

發電系統存在瞬時功率波動。如飛輪儲能響應速度快，毫秒級完成能量轉換輸出，能在系統需額外電力時瞬間釋放旋轉動能，平衡瞬時功率波動。

2.1.3備用電源

儲能技術可作備用電源。在突發事件、故障或停電時迅速釋放電能提供持續電力供應，鋰離子電池與燃料電池等電化學儲能技術常承擔此任務。

2.2儲能技術在電能運輸中的應用

2.2.1提高輸電能力

傳統輸電靠線路與變電站，儲能技術可在輸電線路末端設裝置儲存電能，在需要時提供額外電力支持，如壓縮空氣儲能技術釋放壓縮空氣驅動發電機提升輸電能力。

2.2.2跨區域電能傳輸

跨區域輸電受線路容量限制。儲能技術可儲存大量電能，當區域供需差異出現時釋放電能平衡功率，還能調節因供需不平衡或線路容量限制導致的電力系統頻率與電壓波動，保障穩定運行。

2.2.3高速充放電設備

傳統慢速充電不便，儲能技術可提供高速充電設備，快速釋放電能為電動汽車等設備充電，鋰離子電池等大容量儲能設備還能實現長時間驅動并通過管理策略優化。

2.3儲能技術在變電站系統中的應用

2.3.1平滑電能波動

電化學儲能系統可依系統負荷需求與輸電線路容量等因素，調整電能儲存釋放策略，減少峰谷差異，平滑電能波動，提高電力設備運行穩定性。

2.3.2能源管理擴展

儲能技術應用可將能源管理范圍擴至 6 小時以下。通過電化學儲能系統的充放電控制與能量管理策略，實現電力系統負荷平衡與功率調節，減少電力維護時間，確保設備穩定運行。

3儲能技術在電力系統中的作用與優勢

3.1使電力得以儲存

儲能技術可轉換電力形式存儲，如電池將電能轉化為化學能，超級電容器存儲于電場并按需釋放轉化為機械能等。它提供可靠儲備能源，在高峰期與緊急情況迅速響應，保障電力系統穩定，還能充分利用可再生能源，降低傳統能源依賴。

3.2使能源便于調控

儲能技術讓能源調節更便捷。低谷時儲存電力，高峰時釋放，平衡電力系統負載，也可調節清潔能源發電與電力需求差距，將過剩電量存儲于電池或超級電容器，按需供應給系統與終端用戶。

3.3提高電能質量和輸電能力

能快速響應電網電壓與頻率變化，提升電能質量。在低電壓與頻率下迅速動作提高電壓與頻率，維持系統穩定性。還可儲存釋放電力增加輸電能力，緩解電力系統瓶頸，減輕電網運營負擔。

3.4調節發電系統功率

用于調節發電系統功率，使輸出匹配電網需求，減少電力浪費，提升效能，處理電力與電量不匹配情況，保障電力系統穩定。

3.5滿足多樣化電能需求

不同電力用戶需求各異，儲能技術可提供多種解決方案。在獨立電網或微網作備用電源，在電力車輛中提供動力源等。

4儲能技術在電力系統中的未來發展方向

4.1智慧儲能技術

借助智能化控制、優化與管理提升儲能系統效率與性能。在電力系統中應用于實時調度、電網頻率調節、防止電壓失調、改善電能質量等。隨著智能化與大數據技術發展，將進一步增強電力系統安全性、經濟性與環保性。

4.2系統集成儲能技術

整合多種儲能技術，形成互補協同系統。充分發揮各儲能技術長處，提升整體性能，將成為儲能技術主流發展方向，應用領域也將不斷拓展至電力系統應急備用、可再生能源儲能等。

5.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統概述

5.1概述

專為工商業儲能柜、儲能集裝箱研發，功能完善，涵蓋儲能系統設備（PCS、BMS、電表、消防、空調等）詳細信息，具備數據采集、處理、存儲、查詢分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能，在高級應用層面支持能量調度，有計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

5.2系統結構

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務器將儲能柜或者儲能集裝箱內部的設備接入系統。系統結構如下：

5.3接入設備

Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協議對接的能力，支持多種設備接入。

序號	設備類型	數量	設備接入	備注
1	PCS	1	LAN口/RS485	必裝
2	BMS	1	RS485	必裝
3	表計(儲能/防逆流/負荷)	1	RS485	必裝
4	冷卻主機	1	RS485	必裝
5	消防主機	1	RS485	必裝
6	溫濕度傳感器	1	RS485	必裝
7	煙霧傳感器	1	干接點	必裝
8	消防設備	1	干接點	必裝
9	水浸傳感器	1	干接點	選裝
10	除濕機	1	RS485	選裝
11	門禁	1	RS485	選裝
12	視頻	1	RJ45	選裝

5.4系統功能

5.4.1實時監測

人機界面友好，顯示儲能柜運行狀態，實時監測 PCS、BMS 與環境參數（電參量、溫度、濕度等），展示故障、告警、收益等信息。

5.4.2設備監控

系統能夠實時監測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態及運行模式。

PCS監控：滿足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實現儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示；實現PCS通訊狀態、啟停狀態、開關狀態、異常告警等狀態監測。

BMS監控：滿足電池管理系統的參數與限值設置；實現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監測；實現電池充放電狀態、電壓、電流及溫度異常狀態的告警。

空調監控：滿足環境溫度的監測，可根據設置的閾值進行空調溫度的聯動調節，并實時監測空調的運行狀態及溫濕度數據，以曲線形式進行展示。

UPS監控：滿足UPS的運行狀態及相關電參量監測。

5.4.3曲線報表

系統能夠對PCS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

5.4.4策略配置

滿足儲能系統設備參數的配置、電價參數與時段的設置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

5.4.5實時報警

對儲能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件告警。

5.4.6事件查詢統計

存儲管理遙信變位、溫濕度與電壓越限等事件記錄，方便歷史追溯、查詢統計與事故分析。

5.4.7遙控操作

可控制 PCS、風機等設備，但設備未通信時控制按鈕無效。

5.4.8用戶權限管理

設置用戶權限，防止未經授權操作，保障系統安全穩定運行，可定義不同級別用戶登錄名、密碼與操作權限。

5.4.9安科瑞配套產品

序號	設備	型號	圖片	說明
1	儲能能量管理系統	Acrel-2000ES		實現儲能設備的數據采集與監控，統計分析、異常告警、優化控制、數據轉發等； 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。
2	觸摸屏電腦	PPX-133L		1)承接系統軟件 2)可視化展示:顯示系統運行信息
3	交流計量表計	DTSD1352		集成電力參量及電能計量及考核管理，提供各類電能數據統計。具有諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和開關量輸出可實現“遙信”和“遙控”功能，并具備報警輸出。帶有RS485通信接口，可選用MODBUS-RTU或DL/T645協議。
4	直流計量表計	DJSF1352		表可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時支持Modbus-RTU協議和DLT645協議;可帶繼電器報警輸出和開關量輸入功能。
5	溫度在線監測裝置	ARTM-8		適用于多路溫度的測量和控制，支持測量8通道溫度;每一通道溫度測量對應2段報警，繼電器輸出可以任意設置報警方向及報警值。
6	通訊管理機	ANet-2E8S1		能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總；提供規約轉換、透明轉發、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能；實時多任務并行處理數據采集和數據轉發，可多鏈路上送平臺據。
7	串口服務器	Aport		功能:轉換“輔助系統”的狀態數據，反饋到能量管理系統中。1)空調的開關，調溫，及完全斷電(二次開關實現)；2)上傳配電柜各個空開信號；3)上傳UPS內部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設備
8	遙信模塊	ARTU-KJ8		1)反饋各個設備狀態，將相關數據到串口服務器；2)讀消防1/0信號，并轉發給到上層(關機、事件上報等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉發給到上層(水浸信號事件上報)；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發給到上層(門禁事件上報)。

6結語

儲能技術在電力系統應用廣泛，隨著電力需求增長與技術進步，其重要性將愈發凸顯，應用也將更廣泛高效，在推動電力系統發展變革中扮演關鍵角色，未來有望為電力領域帶來更多創新與突破，助力構建更智能、可靠、可持續的電力供應體系。

參考文獻

[1]王瑞.儲能技術在電力系統中的應用現狀與前景初探[J].

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[3]張恒,張宇,張慶豐.儲能技術在電力系統中的應用.

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.

審核編輯 黃宇