超大城市配电网储能应用场景研究

徐浩，张超，巫菁菁，李扬

深圳供电局有限公司  广东深圳  518000

摘要：随着城市发展的不断扩大和电力需求的增长，传统的配电网面临着诸多挑战，包括供电稳定性、负荷峰值管理和电网运行效率等问题。因此，引入储能技术成为解决这些问题的一种有效手段。

关键词：超大城市；配电网；储能；应用

1. 超大城市配电网储能技术概述

超大城市配电网储能技术有几个主要的方向。首先是电池储能技术，如锂离子电池、钠硫电池和液流电池等。这些电池具有高能量密度、长寿命和较低的自放电率，非常适合储能使用。其次是压缩空气储能技术，即将电能转化为压缩空气，保存在储气罐中，需要时再释放出来发电。压缩空气储能技术具有存储容量大、寿命长、适应性强等优点。此外，还有储热储能技术，通过将电能转换为热能并进行储存，需要时再将其转化为电能供电使用。

超大城市配电网储能技术的应用非常广泛。在电力不足的情况下，储能技术可以作为备用电源，提供紧急电力支持。对于太阳能和风能等可再生能源的接入，超大城市往往会面临不稳定的电力供应，储能技术可以帮助平衡电网负荷，并使得可再生能源的利用率更高。储能技术还可以应用于电动汽车充电设施，通过储能系统来平衡大规模电动汽车的充电需求，提高充电效率。

2. 超大城市配电网储能应用场景研究

2.1 储能在平稳供电方面的应用

储能技术可以在电力供应出现紧张或突发故障时提供备用电源，帮助维持城市配电网的平稳供电。当主电源发生故障时，储能系统可以自动切换到备用电源，保障关键区域和设备的正常运行，减少停电时间和对用户的影响。此外，在供电过程中，储能技术也可以应对负荷峰值的波动，通过储存多余的电力并在负荷高峰期释放出来，达到发电和负荷之间的平衡，提高供电系统的运行效率。储能技术还可以在电网调度中起到一定的作用。随着可再生能源如太阳能和风能的大规模应用，其自身波动性和间歇性使得电网调度变得更加困难。储能系统可以将可再生能源的多余电力储存起来，在供电需求高峰期释放出来，提供稳定的电力。这种调度方式不仅可以优化能源利用效率，减少能源浪费，还可以避免电力波动对供电系统造成的冲击，提高电网的稳定性。

此外，储能技术还可以在配电网升级改造中发挥重要作用。现代城市配电网面临着电力负荷增长、输电距离增加等挑战，传统的电力输送方式已无法满足需要。储能系统可以通过其分散式特点，将电力储存在负荷附近，从而减少电力输送损耗，提高电力传输效率。同时，储能系统还可以作为电力稳定器，对电压和频率进行调节，保证供电的质量和稳定性。

2.2储能在能源效率提升方面的应用

储能技术能够帮助平衡电网负荷，提高其稳定性。在超大城市中，电力的需求是非常庞大且不断变化的。通过向电网注入储能设备中储存的电力，可以在需求高峰期向电网供电，缓解降低了电力供应压力。同时，在电力需求较低时，储能设备可以将多余的电力存储起来，以备不时之需。这样就可以实现电力供需的平衡，提高能源利用率，降低输电损耗。

其次，储能技术还能够提高可再生能源的利用率。可再生能源如太阳能、风能等，受限于天气条件和地理环境，其稳定性和可预测性较差。在超大城市中，引入大规模的可再生能源发电系统既可以减少对传统燃煤火电的依赖，又可以降低碳排放量，但其波动性和间歇性也让人担忧。通过储能技术，可以将可再生能源产生的电力储存起来，使之在需要时释放，补充电网所需的电力。这样一来，不仅可以提高可再生能源的利用率，降低能源浪费，还可以实现对可再生能源的有效管理和调配。在超大城市配电网中，储能设备的应用可以有效弥补可再生能源天气等因素带来的波动性和间歇性。此外，储能技术还能改善电网的电压质量和功率质量。超大城市的配电网覆盖面广，线路复杂，电力损耗大。当电流通过长距离输送线路时，会产生电压降低、电力品质下降等问题。这不仅会影响电力设备的安全稳定运行，还会导致能源损失。通过在配电网中添加储能设备，可以为电网注入稳定、高质量的电能，在电压降低的情况下及时补偿电网，保持电力设备正常工作，提高电力品质，降低能源损耗。尤其是在超大城市中，储能技术的应用可以为配电网提供更加稳定的电力支持，提高能源利用效率和供电质量。

2.3储能在电网规模扩展方面的应用

储能技术是指将电能以各种形式存储起来，并在需要时再释放出来供电使用的技术。在超大城市中，储能设备可以应用于电网规模的扩展上。具体而言，储能设备在以下几个方面发挥了重要作用。

储能设备可以提供电力的稳定输送。在电网规模扩展的过程中，往往需要更长的输电线路和更多的变电站来保证电力的供应。然而，在这些输电线路上，由于电力供应的不均衡和供需差异，可能会出现电压不稳定、负荷过大等问题。而通过储能设备的应用，可以调解这些问题，使得电力的输送更加稳定可靠。储能设备还可以应对电力需求的峰值。在超大城市中，电力需求通常会出现高峰期，这往往会对电网系统造成压力。传统的电网系统往往无法及时满足这种高峰期的需求，导致供电不足和负荷过大等问题。而储能设备的应用可以通过在高峰期储存电能，在需要时再释放出来，以满足电力需求的峰值。此外，储能设备还可以提高电力的利用效率。在传统的电网系统中，由于输电过程中会产生电力损耗，导致电力利用率下降。而通过储能技术的应用，可以将电能存储起来，并在需要时再释放出来，从而减少输电过程中的电力损耗，提高电力的利用效率。

3. 超大城市配电网储能应用场景研究方法

峰谷调峰优化：超大城市的用电负荷通常呈现显著的峰谷差异，尤其是在高峰期的用电需求极高。通过在配电网中嵌入储能装置，可以利用低谷时段储存电能，然后在高峰时段释放电能，从而平衡供求关系，减少系统压力，提高供电可靠性。

电动汽车充电站储能：电动汽车的普及也给城市配电网带来了新的挑战。当大量电动汽车同时在充电站进行充电时，会产生巨大的峰值负荷。通过在充电站配备储能设备，可以平衡电网负荷，缓解电力压力，并提高电动汽车的充电效率。

新能源消纳平稳性提升：由于可再生能源如太阳能和风能的不可控性，超大城市存在新能源消纳难题。储能技术可以将过剩的新能源储存起来，以应对需求高峰期的供电需求。这种方式可以提高新能源的利用率，降低对传统能源的依赖。

在确定超大城市配电网储能应用场景时，需要采用一系列研究方法来评估可行性和效益。首先，需要进行能量需求预测分析，了解城市用电负荷特征和各个场景的能源需求。通过采集历史数据和使用数据建模，可以对未来需求进行合理预测。其次，需进行电网容量评估。根据不同的储能场景，需要综合考虑储能设备的功率、容量以及充放电效率等因素，优化储能设备的配置方案。通过仿真模拟和电网规划工具，可以评估储能设备对电网容量的影响。此外，还需要进行经济效益评估。通过考虑储能设备的投资成本、运营成本和运行效益等因素，可以对不同储能场景的经济可行性进行评估。同时，还要综合考虑政策环境和市场导向，确定最优的储能配置方案。最后，为了验证储能应用的有效性，在实际操作中需进行场景模拟和测试验证。通过搭建实验平台，观察储能设备在不同场景下的性能表现，并进行数据分析，以验证储能应用的可行性。

结语

总的来说，超大城市配电网储能技术在解决能源供应和储能问题方面具有重要的意义。随着技术不断进步和成本的降低，相信未来这项技术会得到更加广泛的应用，并为超大城市的可持续发展做出更大贡献。

参考文献

[1]魏琛,孙丽敬,高波,等.面向城市配电网多场景应用的新型智能化储能车[J].供用电, 2022, 39(4):6.

[2]聂宇,徐清.储能技术在现代配电网中的应用[J].科技创新导报, 2011(6):2.DOI:10.3969/j.issn.1674-098X.2011.06.069.