【正文】 ，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。 電池、電容、超導、飛輪等主要用于提高電網(wǎng)質(zhì)量 ，防止發(fā)生突然斷電。而壓縮空氣儲能和抽水蓄能主要用于削峰填谷和電能管理 ——通過峰谷電價獲利，也可用于容量型的備用電源。壓縮空氣儲能適合用于大規(guī)模風場，因為兩者有天然的結(jié)合優(yōu)勢：風能產(chǎn)生的機械功可以直接驅(qū)動壓縮機旋轉(zhuǎn)，減少了中間轉(zhuǎn)換成電的環(huán)節(jié)，從而提高效率。 目前國際上已有兩座長時間運行的壓縮空氣儲能電站，分別位于德國和美國。美國在建的壓縮空氣儲能電站達到 6 吉瓦。其中，俄亥俄州 Norton 從 2021年起開始建一座 2700 兆瓦的大型壓縮空氣儲能商業(yè)電站。愛荷華州的壓縮空氣儲能電站也正在規(guī)劃建設(shè)中，它是世界上最大 風電場的組成部分，該風電場的總發(fā)電能力將達到 3000 兆瓦。該壓縮空氣儲能系統(tǒng)將能夠在 2300 兆瓦范圍內(nèi)工作，從而使風電場在無風狀態(tài)下仍能正常工作。另外，日本、意大利、以色列等國也分別有壓縮空氣儲能電站正在建設(shè)。而俄羅斯、法國、南非、盧森堡、韓國、英國也都有實驗室研究。不過，我國起步較晚，還沒有實際運行的壓縮空氣儲能電站。 基于燃氣輪機的特性導致壓縮空氣儲能技術(shù)在我國難以推廣，主要有三大制約因素。首先，我國并未掌握燃氣輪機的核心技術(shù)，一直以來依賴進口，且燃氣輪機屬于發(fā)達國家嚴格保密的技術(shù)。其次，燃氣輪機必須 燒油燒氣，而我國是一個缺油少氣的國家，經(jīng)濟效益大打折扣。第三，需要大容量的儲氣裝置。一個100 兆瓦的儲能電站需要 10 萬立方米的儲氣裝置。這使得壓縮空氣儲能電站的應用大受限制。 目前已經(jīng)運行的電站都是采用廢棄的天然礦洞、巖洞，特別是鹽洞，氣密性好，最為合適。而如果沒有合適的天然洞穴，需要人工改造或者建造儲氣罐的話，成本將大大增加。美國就是由于天然的鹽湖特別多，而且分布均勻，因此壓縮空氣儲能發(fā)展最好。而在國內(nèi)，有關(guān)專家在湖北、青海、內(nèi)蒙古、甘肅等地進行過地質(zhì)調(diào)查，暫時沒有找到合適的天然洞穴。這就是我國發(fā)展壓縮空 氣儲能的幾個致命問題，另外我們一直沒有重視，技術(shù)儲備不夠。直到 2021 年，儲能才在我國成為研究和開發(fā)的熱點。目前，國內(nèi)第一個兆瓦級示范裝置剛剛在工程熱物理所開工建設(shè)，預計 3 年建成。此外，華北電力大學、西安交通大學、華東科技大學等也開展了相關(guān)研究工作，但主要集中在理論研究和小型實驗層面。 燃氣輪機技術(shù)的缺失，已經(jīng)致使我國在發(fā)展航空發(fā)動機時處處受制于人。在發(fā)展壓縮空氣儲能時，作為項目負責人的陳海生表示： “我們執(zhí)拗的一個目標就 22 是一定要掌握自主知識產(chǎn)權(quán)。哪怕多花幾年的時間，也一定要掌握核心技術(shù)，不能總是落后。 ”今年 2 月，工程熱物理所成立了燃氣輪機實驗室。此舉力爭突破葉輪機械的技術(shù)難關(guān)，工程熱物理所所長秦偉表示。 為解決常規(guī)壓縮空氣儲能系統(tǒng)面臨的主要問題，從 2021 年起，工程熱物理所和英國高瞻公司、英國利茲大學等單位共同開發(fā)了液化空氣儲能系統(tǒng)。由于液態(tài)空氣的密度遠大于氣態(tài)空氣的密度，該系統(tǒng)不需要大型儲氣室。目前 2 兆瓦級液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)已在英國示范運行。不過，雖然陳海生是該技術(shù)專利的第一發(fā)明人，但由于所有研發(fā)經(jīng)費均由高瞻公司支持，知識產(chǎn)權(quán)歸其所有。 為了掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的儲能系統(tǒng)， 2021 年，工程熱物理所在國際上首次提出 并開始研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該技術(shù)利用超臨界狀態(tài)下空氣的特殊性質(zhì)，綜合了常規(guī)壓縮空氣儲能系統(tǒng)和液化空氣儲能系統(tǒng)優(yōu)點，具有儲能規(guī)模大、效率高、投資成本低、能量密度高、不需要大的儲存裝置等優(yōu)點。目前， 15 千瓦超臨界壓縮空氣儲能實驗系統(tǒng)已基本建成， 兆瓦示范系統(tǒng)開始建設(shè)。據(jù)悉，這套技術(shù)一旦獲得成功，將使我國的壓縮空氣儲能技術(shù)后來居上，并掃清其在我國發(fā)展的障礙。秦偉預測，如果國家政策支持，企業(yè)投入，該自主技術(shù)將在 5 年內(nèi)實現(xiàn)商用。 任何儲能方式的儲能過程都是要損失能量的。具體到壓縮空 氣儲能來說，其效率一般不高于 75%。因此，要保證壓縮空氣儲能電站不虧損，至少需要抽水蓄能電站的容量電價、電量電價政策。 23 4 關(guān)于儲能的熱點研究問題 以下是目前在儲能技術(shù)及儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應用領(lǐng)域中，有關(guān)熱點研究問題： （ 1）快速高效低成本的儲能技術(shù)。成本過高是限制目前各種儲能技術(shù)推廣應用的共同問題之一，提高能量轉(zhuǎn)換效率和降低成本是儲能技術(shù)研究的一個重要方向。另外，將儲能技術(shù)用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時，電能存儲和釋放的速度將對控制性能起決定作用。 （ 2）儲能系統(tǒng)在輸配電系 統(tǒng)中應用研究，包括儲能電源的合理規(guī)劃、儲能系統(tǒng)與現(xiàn)有電網(wǎng)之間的柔性連接技術(shù)、先進的控制調(diào)節(jié)技術(shù)以及儲能系統(tǒng)與FATCTS、再生能源等相結(jié)合的技術(shù)研究。 （ 3）包含儲能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行分析計算理論和方法。必須在充分理解含儲能裝置的電力系統(tǒng)的動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，研究在電力系統(tǒng)的各類動態(tài)條件下儲能裝置內(nèi)部的復雜非線性電磁問題，以及儲能裝置和現(xiàn)有電力系統(tǒng)元件之間的相互作用。 （ 4）市場化條件利用儲能裝置實現(xiàn)能量管理的理論和方法。例如，必須在能夠向儲能裝置的擁有者連續(xù)提供實時電價信息，如當日電價或者供電費等的前提下， 才能使儲能裝置的作用得到充分的發(fā)揮。 24 5 總結(jié)語及展望 綜述了世界范圍內(nèi)儲能技術(shù)的研究現(xiàn)狀，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用前景，以及目前的熱點研究問題。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，各種各樣的儲能系統(tǒng)技術(shù)提供了具有很寬時間范圍的儲能功能，從幾秒鐘到數(shù)十小時，這些對解決電力系統(tǒng)的供電壓力，改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量提供了新的思路和有效的技術(shù)支持。也正因為如此，目前世界各國，特別是發(fā)達的國家，都在積極開展這方面的研究，并將其應用于電力系統(tǒng)的實際。我們應該充分利用我國正在進行的電力體制改革和電力 工業(yè)大發(fā)展的良好機遇，積極開展這一領(lǐng)域的研究，為我國電力系統(tǒng)安全高效運行提供新的技術(shù)支持。 在此過程中，我從對儲能技術(shù)的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件實際應用的設(shè)計，感覺有不少的收獲： ，并在以前的基礎(chǔ)上理解的更加透徹，掌握的更加熟練； ，將課本上學到的理論知識和實際生產(chǎn)聯(lián)系了起來； 能力。 雖然，在這個過程中我也曾遇到了不少困難，但是，在老師和同學們的熱情幫助和我自己的不懈努力下，所有的難題都被我逐個解決，我也從中獲 得了勝利的喜悅。這也讓我明白了一個道理 :前途是光明的，道路是曲折的，只有靠自己頑強拼搏的精神和堅持不懈的努力才能夠到達成功的彼岸。正所謂：天下無難事，只要肯攀登。只要有鍥而不舍的精神，就沒有辦不到的事！ 25 致 謝 畢業(yè)論文的寫作鍛煉了我收集和整合信息，和對以前學習知識運用的能力，凝聚著無數(shù)人對我的關(guān)懷和幫助，沒有他們的支持和鼓勵，我是不會這么順利完成的。 首先要特別感謝我的指導老師陳功貴老師，在教學繁忙、事務(wù)纏身的情況下，陳老師多次抽出時間，對我的論文進行悉心的指導，從論文的選題到論文 的總體框架，再到論文撰寫過程中的語言組織，他都進行過細致的批閱，使得我的論文越來越規(guī)整，更加符合標準。感謝師兄們對我的論文的幫助，把他們的經(jīng)驗交給我。 感謝我的大學班主任李紹武，感謝教育我，關(guān)心我的所有老師。 感謝我的父母四年來對我學業(yè)上的物質(zhì)和精神上的支持，無論我遇到學習還是生活上的問題，他們總是想辦法幫我解決，一直默默地關(guān)心我，每念及此，心中總是涌動無以言表的感激之情。 最后要感謝我的大學所有給予我關(guān)心和幫助的老師和同學，正是這個溫馨的大家庭讓我四年的學習生活盛滿感動，留下許多令人難忘的美好回憶。在這里再次真誠地對所有關(guān)心我、幫助我、鼓勵我的老師、同學、朋友、家人道聲 :“謝謝 !” 我珍惜出現(xiàn)在我生命中的每個人！最后要感謝這個世界，感謝我生活這個國家！ 26 參考文獻 [1] 唐寶生 .倫 敦南部地區(qū)大停電及其教訓 [J]．電網(wǎng)技術(shù)， 2021， 27(11):15． [2] 周孝信 .研究開發(fā)面向 21 世紀的電力系統(tǒng)技術(shù) [J].電網(wǎng)技術(shù) .1997, 11(12):120140. [3] 姬凌云 .歐盟國家城市節(jié)能技術(shù)類型研究 [D].同濟大學 ,2021. [4] 伍培云 ,錢東海 .節(jié)約能源的意義和技術(shù) [A].第十屆全國中高能核物理大會暨第五屆全國中高能核物理專題研討會論文摘要集 [C].2021:210. [5] A electronics in effective power systems .Conference Record of the Power Conversion ConferenceYokohama 1993, April 19~21, 1993. [6] 嚴俊 ,趙立飛 .儲能技術(shù)在分布式發(fā)電中的應用 [J].華北電力技術(shù) ,2021,10(12A):703707. [7] 雷亞洲 .隨機規(guī)劃理論在風電并網(wǎng)系統(tǒng)分析中的應用研究 [D].中國電力科學研究院 ,2021. [8] Ribeiro PF , Johnson BK. Energy storage systems for advanced power of the IEEE, 2021:435436. [9] 毛元坤 .風力發(fā)電中能量存儲裝置及其控制研究 [D].武漢理工大學 ,2021. [10]吳俊玲 .大型風電場并網(wǎng)運行的若干技術(shù)問題研究 [D].清華大學 ,2021. [11]范永威 .風 —水電聯(lián)合優(yōu)化運行研究 [D].河 海大學 ,2021. [12]霍麗華 .抽水蓄能電機背靠背起動過程中電磁與熱計算 [D].哈爾濱理工大學 ,2021. [13]PJ Donalek. Role value of hydro and pumped storage generation in a proposed regional electricity market in southeast Europe . 2021. IEEE. Power Engineering Society General Meeting, ~17,2021. [14]鄧智泉 ,葉霜 ,孟小利 ,嚴仰光 .綠色蓄能系統(tǒng) ——機電電池 [A].西部大開發(fā)科教先行與可持續(xù)發(fā)展 ——中國科協(xié) 2021 年學術(shù)年會文集 [C].2021:306310 [15]周漢濤 ,張華民 ,趙平 ,衣寶廉 .多硫化鈉 /溴液流儲能電池電極材料及系統(tǒng)研究 [A].2021 年中國材料研討會論文摘要集 [C].2021:9698. [16]Energy Storage Association . Energy storage technologies and applications . [17]歐陽名三 .獨立光伏系統(tǒng)中蓄電池管理的研究 [D].合肥工業(yè)大學 ,2021. [18]張步涵 ,曾杰 ,毛承雄 ,金玉潔 ,王云玲 .電池儲能系統(tǒng)在改善并網(wǎng)風電場電能質(zhì)量和穩(wěn)定性中的應用 [J].電網(wǎng)技術(shù) ,2021,15:200202. [19]李雪松 .飛輪儲能系統(tǒng)電動發(fā)電運行控制技術(shù)的研究 [D].河北 :華北電力大學 ,2021. 27 [20]張建成 .飛輪儲能系統(tǒng)及其運行控制技術(shù)研究 [D].華北電力大學 ,2021. [21]何瑞金 .飛輪儲能控制系統(tǒng)及能量回饋技術(shù)的研究 [D].東華大學 ,2021. [22]趙韓 ,楊志軼 .新型高效飛輪儲能磁懸浮軸承系統(tǒng)設(shè)計 [A].面向 21 世紀的生產(chǎn)工程——2021年 “面向 21 世紀的生產(chǎn)工程 ”學術(shù)會議暨企業(yè)生產(chǎn)工 程與產(chǎn)品創(chuàng)新專題研討會論文集 [C].2021： 255258. [23]Giuseppe Sacando,Jan Svensson, Ambra Sannino. Improving,voltage disturbancerejection for variablespeed wind turbines[J]. IEEE Transations on energy conversion, 2021， 17(3)：422427. [24] Torbjorn Thiringer, JanAke Dahlberg. Periodic pulsations from a threebladed wind turbine [J] .IEEE Transactions on energy conversion,2021, 11(2)： 128133. [25]周雙喜 ,吳畏 ,吳俊玲 ,安寧 .超導儲能裝置用于改善暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的研究 [J].電網(wǎng)技術(shù) ,2021,04:205206. [26]彭曉濤 ,程時杰 ,王少榮 ,唐躍進 .非線性 PID 控制器在超導磁儲能裝置中的應用研究 [J].電網(wǎng)技術(shù) ,2021,05:144145. [27]葛友 ,李春文 .具有超導儲能的電力系統(tǒng)綜合控制仿真 [J].系統(tǒng)仿真學報 ,2021,07:300302. [28]江云 .超導儲能在電力系統(tǒng)中的應用 [J].電工電能新技術(shù) ,1982,01:205210. [29]PC Symons .Opportunities for energy storage in stressed electricity supply . I