储能、微电网、电动汽车、分布式发电如何构筑智能电网

储能、微电网、电动汽车、分布式发电如何构筑智能电网进入21世纪，随着全球资源、环境压力的不断增大，居民对能源消耗和生活质量的要求在不断提高，能源产业正面临着前所未有的挑战和机遇。由于我国能源结构分布不均，经济较发达的东部沿海地区能源资源非常匮乏，但用电负荷相对集中。为调解用电需求实施“西电东送”和“南电北送”工程，利用贵州、云南、广西、四川、内蒙古、山西、陕西等西部省区丰富的水力资源和煤炭资源，开发水电和火电，然后把清洁的电能输送到东部和北部，从而既把西部的资源优势转化为经济优势，又满足了东部地区的用电需求，促进东西部的共同发展，这就必将推动我国跨区域电网的建设，特高压、直流输电成为必然的选择。“十二五”期间，国家对核、光、风、地热、生物质、非常规天然气等新能源和可再生能源的利用开发，洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等能源新技术的产业化应用实施路径、 发展规模及重大政策举措做了明确部署。与传统的发电、输电、配电和用电模式不同，未来电网提出了两个明确的概念：“智能”和“绿色”。“智能”主要是依靠现代信息、通信和控制技术，实现特高压输电和电网的信息化、自动化，实现居民用电主动化和智能化、增强供电系统稳定性和调控性、提高社会用电系统安全和高效；而“绿色”概念与“低碳”概念相似，除了注重质的发展，减少污染排放，大力推行新能源等方式降低污染，还希望通过改变居民生活、出行用电模式的转变，提高电力储能效率和分布式社区“智能微网”建设等方式，构建适应未来可持续发展的要求，打造全新的生活蓝图。一、电网智能化是发展大趋势(一)什么是智能电网 智能电网是现代化输电和配电系统的总称，目标是为了实现更多的利用分布式能源、促进电力提供商之间的竞争、建立电网自动化监测系统、提高电力供应质量、增强电力用户的互动最终达到节约能源的目标。未来的智能电网，是由多个自动化的输电和配电系统构成，以协调、有效和可靠的方式运作。快速响应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速诊断、消除故障的自愈等功能，能为社会经济发展、社会进步和节能环保提供保障。(二)智能电网VS传统电网很多人可能会感觉“电网”一词可能比较专业和难以接近，甚至有些不明所以。这样的说法在某种程度上是对的，因为它代表了人们对“传统电网”时代的认识。 传统的电网是一个相对封闭的系统，一般情况下只有专业人员才能深入了解。而智能电网则完全不同，它是一个开放性的网络，用户可以主动参与，并可与电网真正互动起来，而不是像现在一样被动的接受。 智能电网在用户端最主要的特征在于使用了智能电表。它可以让电力供应商实行分时电价，允许负荷控制开关来控制能耗较大的设备，让它们在电力便宜时工作。基于通讯技术的智能电表让用户和电力供应商实现实时交互，电表显示分时价格和当前电力消耗功率，让用户在时间上有选择性的进行能量消费。智能电网的应用可以降低发电容量的需求，负荷曲线可以通过市场电价来调节。可再生能源的支持者也偏好智能电网，因为可再生能源，例如太阳能、风能在自然界中是间歇式的，可再生能源发电占比较高的系统必须具备较好的负荷调控系统，在风能、太阳能不充足的时期可以提高电价，降低系统对电力的需求，相反，在可再生能源丰富时，降低电价，促进电力消费。由此可见，智能电网的交互式能源消费模式对于电网的稳定具有重要意义。总之，与传统电网相比，智能电网重视实现电网与用户之间的双向互动，可以帮助家居生活实现更加清洁、高效、安全、经济的目标，既保证了家居用电的安全性和经济性，又提 高了电网设备的使用效率，能极大地促进节能减排，非常符合当前“低碳生活”的潮流。(三)智能电网国内外的应用1.国外应用。美国方面，2009年8月5日，奥巴马于在印地安纳州北部城市埃尔克哈特的汽车制造企业北极星公司发表讲话时再次重申，要“建设一个可实现电力在东西两岸传输的新的智能电网”，明确提出“建设一个更坚强，更智能的电网”，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率。2004年，由美国能源部牵头成立电网智能化建筑委员会(GridWiseArchitectureCoucil，GWAC)，其目的是定义一个可操作、互动通信的智能电网整体框架。 关键技术领域分为三个方面：(1)电网运行与管理方面。这方面技术包括实时监测、快速仿真与建模、输配电自动化、需求侧响应、集成通信技术、先进大容量导线、决策支持与人机接口技术、电网运行控制技术与信息融合等；(2)分布式能源方面。主要包括分布式发电互联与储能技术集成两方面。其中，储能技术方面，石墨-酸性电池组应用较为普遍，钠硫电池已经可以商用，而潮流可逆的电池组正在研发和实证中。一些超导储能(将能量储存于超导线圈中)单元也正在运行中，而小规模的飞轮已经出现在定点后备系统中。(3)用户管理方面。主要包括四个方面的研究工作：智能表计，每时每刻对电能使用进行数字化记录，并通过网络上报；智能建筑和设备，可在电网处于较大压力下时主动减少用 电需求；用户电压自动调节，通过将调节单放置于用户侧，将电压调节至恰好能够满足需求的基本水平，在节省电能的同时延长电器寿命；用户门户，使得用户可以通过其接入电力系统，从而能参与电力市场交易，提供反馈信息并采取行动以响应系统的变化。 2006年10月，美国圣迭戈(SanDiego)法学院能源策略研究中心在全美地区，完成了一项对智能电网概念进行实践的研究。在对圣迭戈地区电网进行初步分析基础上，研究实施智能电网技术的技术可行性及成本效益估算。图中给出的是圣迭戈的智能电网研究步骤。项目组分析了圣迭戈天然气发电现状、输配电基础设施、通信及相关的政策和市场结构，结合经济和技术发展，认为随着环保限制日益严格，该地区将会建立越来越多的私有发电系统，如光伏发电系统；对电网供电可靠性和电能质量的要求将显著提高，必须进行通信系统、先进的网络系统和技术、输电导线制造技术的研究，并安装新型的数据采集装置。在成本利润分析方面，项目组提出了13项改进措施，并估计在20年后将给公共事业带来14亿美元的回报，而总投资额只需要4.90亿美元。2008年3月12日，美国科罗拉多州爱科塞尔能源公司(Xcel)宣布投资1亿美元将科罗 拉多州的Boulder市建成全美第一个智能电网城市(SmartGridCity)。Boulder位于科罗拉多州首府丹佛西北40公里，是一个只有9万多人口的小城，面积65.7平方公里。项目实施过程中在城市里建立了新的电能测量系统，不仅可以测量用电，还可以将信息实时、高速、双向地与电网互联；升级电网来支持独立的发电和储电设备接入，如家用太阳能电池板、电池、风力涡轮机和混合动力车等设备；安装了2万5千只新的智能电能表，方便用户根据实时电价合理安排电器使用。城市中很多交通工具使用电力能源，而风能、水能和太阳能等清洁能源发电也可以通过智能电网输送；通过对变压器的及时监控，自建成到2009年9月，已经成功避免了4次长停电事故的发生。除美国之外，还有德国、日本等其他国家亦在这方面有应用。德国制定了“E—Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，2009年至2012年4年时间 内，在全国6个地点进行智能电网实证实验。同时还进行风力发电和电动汽车实证实验，并对互联网管理电力消费进行检测。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划。日本计划在2030年全部普及智能电网，同时官民一体全力推动在海外建设智能电网。在蓄电池领域，日本企业的全球市场占有率目标是力争达到50%，获得约10万亿日元的市场。日本经济产业省已经成立“关于下一代能源系统国际标准化研究会”，日美已确立在冲绳和夏威夷进行智能电网共同实验的项目2.国内应用。中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一“坚强智能 电网”。根据国家电网公司计划，智能电网在中国的发展分三个阶段逐步推进：2009年-2010年是规划试点阶段；2011年-2015年是全面建设阶段；2016年-2020年是引领提升阶段，将全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备达到国际先进水平。 一个目标：国家电网公司在认真分析世界电网发展的新趋势和中国国情基础上，紧密结合中国能源供应的新形势和用电服务的新需求，提出了立足自主创新，以统一规划、统一标准、统一建设为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网的发展目标。两条主线，其中技术主线：体现信息化、自动化、互动化；管理主线：体现集团化、集约化、精益化、标准化。三个阶段，即2009-2010年，规划试点阶段：重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。2011-2015年，全面建设阶段：加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016-2020年，引领提升阶段：全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平；电网优化配置资源能力大幅提升， 清洁能源装机比例达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电表普及应用。四个体系，其中，电网基础体系是坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强”的重要基础；技术支撑体系是先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的技术保障；智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服务的具体体现；标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度依据。五个内涵：坚强可靠的实体电网架构是中国坚强智能电网发展的物理基础；经济高效是对中国坚强智能电网发展的基本要求；清洁环保是经济社会对中国坚强智能电网的基本诉求；透明开放式中国坚强智能电网的发展理念；友好互动是中国坚强智能电网的主要运行特征。 六个环节：坚持智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑、以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节。国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》，明确了坚强智能电网技术标准路线图，是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。“十二五”期间，国家电网将投资5000亿元，建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离直流输电工程，初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。国家电网公司的规划是，到2015年基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，形成以华北、华中、华东为受端，以西北、东北电网为送端的三大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。二、“微电网”是用户端智能化的重要体现 微网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网，微电网是智能电网在用户端的重要存在形式。微电网既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的 小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。智能电网框架下的微电网主要特征是包含了分布式电源、储能装置、能量转换以及相关负荷监控保护装置等。(一)分布式电源1.分布式电源概述。分布式电源装置是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源(包括光伏、风电、水电)。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。 现阶段我国的能源方式仍以集中供能系统为主，分布式能源的发展并不能取代传统的能源供应方式，将是集中供能系统的有益补充。因此，在我国可再生能源发电模式将是集中发电远距离输电与分布式发电相结合的方式。截至2012年底，我国已并网投产的分布式电源1.56万个，装机容量3436万kW，其中分布式水电2376万kW，世界第一；余热、余压、余气资源综合利用和生物质发电近年来增长迅速，装机871万kW，分布式光伏是未来发展的重点，前景非常可观。2.分布式发电接入对电网的影响。为了鼓励和规范分布式电源的发展，国网公司企业标准《Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定》于2010年8月2日发布并实施。该标准适用于国家电网公司经营区域内以同步电机、感应电机、变流器等形式接入35kV及以下电压等级电网的分布式电源接入电网应满足的技术要求。标准中明确了分布式电源接入系统的原则，规定了公共连接点处分 布式电源并网容量限制；短路电流限制；并网推荐电压等级等。且对功率控制和电压调节也进行了规定。为了规范分布式电源的准入条件，减小大规模分布式电源接入后对电网造成的冲击，国家电网公司规定了分布式电源接入电网应遵循的基本原则：(1)并网点的确定原则为电源并入电网后能有效输送电力并且能确保电网的安全稳定运行。(2)当公共连接点处并入一个以上的电源时，应总体考虑它们的影响。分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%。(3)分布式电源并网点的短路电流与分布式电源额定电流之比不宜低于10。 (4)分布式电源接入电压等级宜按照：200kW及以下分布式电源接入380V电压等级电网；200kW以上分布式电源接入10kV(6kV)及以上电压等级电网。经过技术经济比较，分布式电源采用低一电压等级接入优于高一电压等级接入时，可采用低一电压等级接入。 分布式电源通常接入配电网(主要是不接地、经消弧线圈接地系统，为单电源辐射型供电网络)，由于传统配电网的设计并未考虑分布式电源的接入。在并入分布式电源后，网络的结构发生了根本变化，将从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络。潮流不再单向地从变电站母线流向负荷。DG并网运行对配电网的影响主要有以下几个方面：电网电压及频率；电能质量；继电保护装置；配电网管理系统。3.分布式发电对配电网保护的影响。(1)对低压电网原有继电保护的影响。分布式电源接入电网将提供一定大小的短路电流，对低压电网原有继电保护整定有一定影响，分布式电源的接入应充分考虑公共连接点的短路容量。考虑分布式电源提供的短路电流后，原有继电保护原则上无需更换，一般情况下只需修改相应定值即可。如分布式电源提供的短路电流较大，可在原有继电保护装置上加装方向元件即可解决误动的问题。若由于分布式电源接入使得公共连接点允许的短路电流超过规定 限值时，分布式电源需考虑增加限流阻抗。分布式发电接入电网后对继电保护产生的影响有如下几个方面：改变原有继电保护的保护范围；原有继电保护流过逆向短路电流时，由于无相应的方向元件，可能误动；使得重合闸不成功；影响继电器之间的配合关系；增加的短路电流可能超过断路器的开断容量，造成设备损坏(2)对上一级电网继电保护的影响。为防止逆流对上一级电网产生较大的影响，导致上一级电网需要在继电保护设置等方面做出大范围的调整，分布式电源所产生的电力电量尽量在本级配电区域内平衡，为次国网公司特别规定了分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，避免了分布式电源向上一级电网倒送电力。该限值的取值主要根据区域内负荷峰谷差估算分布式电源所产生的电力能在本供电区域内全部平衡掉，从而保证了分布式电源的输出不会对上一级电网运行造成大的影响。 (3)分布式电源自身须配置继电保护装置。分布式电源应配置继电保护和安全自动装置，保护功能主要针对电网安全运行对电源提出保护设置要求确定，包括低压和过压、低频和过频、过流、短路和缺相、防孤岛和恢复并网保护。分布式电源不能反向影响电网的安全，电源保护装置的设置必须与电网侧线路保护设置相配合，以达到安全保护的效果。为了介绍分布式电源的继电保护装置，须特别介绍孤岛的概念。孤岛是这样一种状态，即一部分电网已经从电气上与电网的公共部分隔离，而同时这部分电网仅由一个或多个分布式电源在相应的公共连接点处提供电源。孤岛运行的危害主要有以下三点：第一，危及电网线路维护人员和用户的生命安全。由于继电保护装置的动作使此部分电网与公共电网隔离开，此时线路检修人员可能误认为线路已无电而发生触电事故，而实际上分布式电源仍在继续向电网线路供电。 第二，干扰电网的正常重合闸。一般配电网所配保护均带有自动重合闸功能，如果在分布式电源未脱离电网之前重合，则会引起电弧重燃，造成重合失败，影响电网恢复正常运行的时间。因此，目前分布式电源自身所带保护必须与线路保护做好配合，即在重合闸动作之前使DG脱离电网，避免影响电网的正常重合闸。 第三，孤岛内的电压和频率无保障，可能引起用户设备损坏。孤岛形成之后，由于规模较小，发电机出力和用户负荷很难做到匹配，电压调整能力也很可能不足，因此孤岛内的电压和频率基本处于失去控制状态，极有可能导致用户设备的损坏。为此，须保证在电网线路跳开后，由分布式电源所配继电保护装置检测到异常的电压和频率后自动跳开与电网脱离。对于同步电机、异步电机类型分布式电源，其运行特性已经使其不可能在孤岛情况下运行，无需再专门设置防孤岛保护，电网失压后的切除时间只需要与线路保护相配合即可保证系统安全稳定运行；而变流器类型分布式电源，受其运行控制特性影响，孤岛后有可能继续向电网线路送电，必须设置专门的防孤岛保护，以防止孤岛运行的出现，保证检修人员的人身安全和设备的运行安全，其防孤岛保护需要与电网侧线路保护相配合。变流器的防孤岛控制有主动式和被动式两种，主动防孤岛保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等判断准则；被动防孤岛保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等判断准则。 (二)储能是微电网的重要元素储能系统作为微电网中必不可少的部分，发挥了至关重要的作用。微电网可被看作电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内反应来满足外部输配电网络的需求，增加本地可靠性，降低馈线损耗，保持本地电压，保证电压降的修正或者提供不间断电源。1.储能技术在微电网中的作用。(1)提供短时供电。微电网存在两种典型的运行模式：并网运行模式和孤岛运行模式。在正常情况下，微电网与常规配电网并网运行；当检测到电网故障或发生电能质量事件时，微电网将及时与电网断开独立运行。微电网在这两种模式的转换中，往往会有一定的功率缺 额，在系统中安装一定的储能装置储存能量，就能保证在这两种模式转换下的平稳过渡，保证系统的稳定。在新能源发电中，由于外界条件的变化，会导致经常没有电能输出(光伏发电的夜间、风力发电无风等)，这时就需要储能系统向系统中的用户持续供电。(2)电力调峰。由于微电网中存在大量的分布式电源，其负荷量不可能始终保持不变，并随着天气的变化等情况发生波动。另外一般微电网的规模较小，系统的自我调节能力较差，电网及负荷的波动就会对微电网的稳定运行造成十分严重的影响。为了调节系统中的峰值负荷，就必须使用调峰电厂来解决，但是现阶段主要运行的调峰电厂，运行昂贵，实现困难。储能系统可以有效地解决这个问题，它可以在负荷低落时储存电源的多余电能，而在负荷高峰时回馈给微电网以调节功率需求。储能系统作为微电网必要的能量缓冲环节，其作用越来越重要。它不仅避免了为满足峰值负荷而安装的发电机组，同时充分利用了负荷低谷时机组的发电，避免浪费。 (3)改善微电网电能质量。近年来人们对电能质量问题日益关注，国内外都做了大量的研究。微电网要作为一个微源与大电网并网运行，必须达到电网对功率因数、电流谐波畸变率、电压闪变以及电压不对称的要求。此外，微电网必须满足自身负荷对电能质量的要求， 保证供电电压、频率、停电次数都在一个很小的范围内。储能系统对于微电网电能质量的提高起着十分重要的作用，通过对微电网并网逆变器的控制，就可以调节储能系统向电网和负荷提供有功和无功，达到提高电能质量的目的。对于微电网中的光伏或者风电等微电源，外在条件的变化会导致输出功率的变化从而引起电能质量的下降。如果将这类微电源与储能装置结合，就可以很好地解决电压骤降、电压跌落等电能质量问题。在微电网的电能质量调节装置，针对系统故障引发的瞬时停电、电压骤升、电压骤降等问题，此时利用储能装置提供快速功率缓冲，吸收或补充电能，提供有功功率支撑，进行有功或无功补偿，以稳定、平滑电网电压的波动。利用储能系统来解决诸如电压骤降等电能质量问题。当微电网与大电网并联运行时，微电网相当于一个有源电力滤波器，能够补偿谐波电流和负载尖峰；当微电网与大电网断开孤岛运行时，储能系统能够很好地保持电压稳定。(4)提升微电源性能。多数可再生能源诸如太阳能、风能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均匀性和不可控性，输出的电能可能随时发生变化。当外界的光照、温度、风力等发 生变化时，微源相应的输出能量就会发生变化，这就决定了系统需要一定的中间装置来储存能量。如太阳能发电的夜间，风力发电在无风的情况下，或者其他类型的微电源正处于维修期间，这时系统中的储能就能起过渡作用，其储能的多少主要取决于负荷需求。2.微电网中主要储能方式比较。鉴于微电网系统的特点和储能的作用，对储能装置的性能特点具有较为独特的要求。概括起来包括：能量密度大，能够以较小的体积重量提供较大的能量；功率密度大，能够提供系统功率突变时所需的补偿功率，具有较快的响应速度；储能效率高；高低温性能好，能够适应一些特殊环境；以及环境友好等。现阶段微电网中可利用的储能装置很多，主要包括蓄电池储能、超导储能、飞轮储能、超级电容器储能等。(1)蓄电池储能。蓄电池储能是目前微电网中应用最广泛、最有前途的储能方式之一。 蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求，也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置，有利于抑制电压波动和闪变。然而蓄电池的充电电压不能太高，要求充电器具有稳压和限压功能。蓄电池的充电电流不能过大，要求充电器具有稳流和限流功能，所以它的充电回路也比较复杂。另外充电时间长，充放电次数仅数百次，因此限制了使用寿命，维修费用高。如果过度充电或短路容易爆炸，不如其他储能方式安全。由于在蓄电池中使用了铅等有害金属，所以其还会造成环境污染。蓄电池的效率一般在60%-80%之间，取决于使用的周期和电化学性质。目前，按照其使用不同的化学物质，可以将蓄电池储能分为以下几种方式：1)铅酸蓄电池，尽管铅酸蓄电池还有不少缺点，但是目前能够商业化运用的主要还是铅酸蓄电池，它具有几个比较显著的优点：成本低廉，原材料丰富，制造技术成熟，能够实现大规模生产。但是铅酸蓄电池体积较大，特性受环境温度影响比较明显。2)锂离子电池，锂离子电池是近年来兴起的新型高能量二次电池，由日本的索尼公司在1992年率先推出。其工作电压高、体 积小、储能密度高(300～400kWh/m3)、无污染、循环寿命长。但是锂离子电池要想大规模生产还有一定难度，因为它特殊的包装和内部的过充电保护电路造成了锂离子电池的高成本。3)其他电池，随着技术的不断发展，近年来钠硫电池和液流钒电池的研究取得突破性进展。这两种电池具有高能量效率、无放电现象、使用寿命长等优良特性，在国外一些微电网研究系统中得到运用[9]。但是，由于价格原因，在微电网中的大规模运用还有待时日。 (2)超导储能。超导储能系统(SMES)利用由超导体制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来，在需要时再将储存的能量送回电网或直接给负荷供电。SMES与其他储能技术相比，由于可以长期无损耗储存能量，能量返回效率很高；并且能量的释放速度快，通常只需几秒钟，因此采用SMES可使电网电压、频率、有功和无功功率容易调节。但是，超导体由于价格太高，造成了一次性投资太大。随着高温超导和电力电子技术的发展促进了超导储能装置在电力系统中的应用，在20世纪90年代已被应用于风力发电系统和光伏发电系统。SMES快速的功率吞吐能力和较为灵活的四象限调节能力，使得它可以有效地跟踪电气量的波动，提高系统的阻尼。提出使用超导储能单元使风力发电机组输出的电压和频率稳定，SMES单元接于异步发电机的母线上，SMES的有功控制器采用异步发电机的转速偏差量作为控制信号。利用超导储能系统使光伏系统运行稳定性增加，并能提高吸收和释放有功、无功的速率。(3)飞轮储能。飞轮储能技术是一种机械储能方式。早在20世纪50年代就有人提出利 用高速旋转的飞轮来储存能量，并应用于电动汽车的构想。但是直到80年代，随着磁悬浮技术、高强度碳素纤维和现代电力电子技术的新进展，使得飞轮储能才真正得到应用。飞轮储能具有效率高、建设周期短、寿命长、高储能量等优点，并且充电快捷，充放电次数无限，对环境无污染。但是，飞轮储能的维护费用相对其他储能方式要昂贵得多。国内外对其在微电网中的运用做了不少研究。提到利用飞轮储能解决微电网稳定性的问题，建立了微网中的飞轮储能模型，并利用PQ控制实现了系统的稳定性。采用静止无功补偿器与飞轮储能系统相结合，以减小风电引起的电能质量问题，文中建立了系统的模型，并取得了很好的效果。(4)超级电容器储能。超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质，与普通电容器相比，它具有更高的介电常数，更大的耐压能力和更大的存储容量，又保持了传统电容器释放能量快的特点，逐渐在储能领域中被接受。根据储能原理的不同，可以把超级电容器分为双电层 电容器和电化学电容器。超级电容器与蓄电池比较具有功率密度大、充放电循环寿命长、充放电效率高、充放电速率快、高低温性能好、能量储存寿命长等特点。与飞轮储能和超导储能相比，它在工作过程中没有运动部件，维护工作极少，相应的可靠性非常高。这样的特点使得它在应用于微电网中有一定优势。在边远的缺电地区，太阳能和风能是最方便的能源，作为这两种电能的储能系统，蓄电池有使用寿命短、有污染的弱点，超导储能和飞轮储能成本太高，超级电容器成为较(三)电动汽车入网(V2G)1.新能源汽车。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。与传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有 害废气相比，新能源汽车不仅废气排放量比较低，还可以大大减少对不可再生石油资源的依赖。新能源汽车的发展，不仅符合低碳出行的概念，也对国家长远能源战略发展起到巨大的 作用。国家为鼓励新能源汽车的发展，在“十二五”规划中明确对整车和零部件方面提出发展目标。2.电动汽车入网(V2G)技术研究及其应用。新能源汽车入网(V2G)描述的是一种未来电网技术，电动汽车不仅作为电力消费体，同时也能在不使用的时候为电网提供电力，电动汽车兼顾了电网储能的功能。由于大部分汽车95%的时间都是处于停止状态，他们的电池接入电网，可以作为储能和供能系统。据美国研究测算，每台汽车每年可以为电力系统创造高达4000美元的价值。V2G技术体现的是能量双向、实时、可控、高速地在车辆和电网之间流动，充放电控制装置既有与电网的交互，又有与车辆的交互，交互的内容包括能量转换、客户需求信息、 电网状态、车辆信息、计量计费信息等。V2G技术是一项较为前瞻的科技，从结构框架上大致分为4个层面：电网层、站控层、智能充放电装置层和车辆层，通过系统的工作原理实现电能在电网和车辆之间双向流动的双向智能控制装置与参与V2G技术的车辆连接后，将连接车辆可充放电的实时容量、充电状态等受控信息提供给后台服务系统。后台管理系统根据电网系统的调度指令，下方充放电指令，对所管辖范围内双向智能控制装置进行充放电控制管理并反馈相关信息。应用V2G技术和智能电网技术，电动汽车电池的充放电将被统一部署，根据既定的充放电策略，电动汽车用户、电网企业和汽车企业将获得共赢。例如，对电动汽车用户而言，可以在低电价时给车辆充电，在高电价时，将电动汽车出储存能量出售给电网公司，获得现金补贴，降低电动汽车的使用成本；对电网公司而言，不但可以减少因电动汽车大力发展而带来的用电压力，延缓电网建设投资，而且可将电动汽车作为储能装置，用于调控负荷，提高电网运行效率和可靠性。 要实现电动汽车入网调峰，还需要依赖动力电池技术的发展和智能电网的建设。3.电动汽车发展与智能电网互惠互利。第一，智能电网为电动车入网打造平台。建立完善的智能电网，不仅可实现电动汽车有序充电，还可以降低电动汽车供充电基础设施投入，对电动汽车基础设施建设的发展起到积极作用。第二，电动汽车成为电网分布式储能单元。相较于风能及太阳能等可再生能源发电功率波动性大来说，电动汽车动力电池具有存储电能的特性，可以有效平抑功率波动，提高电网接纳可再生能源发电的能力。可以利用汽车进行“削峰填谷”，提高电力系统运行的稳定。(四)微网效应 微网发电作为智能电网的重要组成部分，可以使用户主动调节用电和缴费模式，例如在北京，已开始进行“智能小区”的试点家庭，可以在电价较高的时段，自动关闭某些用不着的耗电电器，而在电价较低的时段，自动选择开启耗电电器，以达到省电的目的。 微网发电在具备良好光照条件和风能资源的地区，可以构建一个“风光互补”的微型发电网络，白天多利用太阳能作为生活用电，夜间则可以使用风电。多余的电力可以适个人需要向电网售卖，很大程度上缓解了居民用电的压力和电力系统的稳定。微电网是大电网的有利补充，通过发展微电网可以经济有效地解决偏远地区的供电，避免单一供电模式造成的地区电网薄弱和大面积停电事故，提高供电系统的安全性、灵活性和可靠性；可以延缓电网投资，有效减少电能的远距离传输、多级变送的损耗，有利于建设节约型社会；可以实现节能减排；可以促进电力市场发展，实现市场利益主体多元化；可以提高供电可靠性和电能质量，实现为不同要求的电力用户提供不同的电能质量，即：定制电力，有利于提高供电企业的服务水平。三、结论：未来电网将引领“智能、绿色”生活 智能电网建设和新能源技术革命将全方位地重新定义人类新生活，通过电网技术和先进的通讯手段将世界系统的连接在一起。其中比较突出的几个特点有：1.智能电网和“社区微网”打造全新生活模式，智能电网的建设为国家发展提供了高效稳定的电力系统，改变传统的用电模式，通过电力价格调整用电需求；“社区微网”概念的提出，使得居民可以自主的对用电情况进行调节，自主发电、用电和卖电，也为其他新能源设备的使用提供电力保障。2.分布式电源最大化资源效能，通过对光伏分布式发电和风能分布式发电等分布式电源有效地利用闲置资源(例如：光照充足地闲置屋顶)，为用电系统提供稳定和充足的电力资源。3.改变传统发电和储能方式，大力开发储能技术对改善居民生活、稳定电网系统、经济发展起到巨大的作用。新能源汽车入网(V2G)的运用，将可移动的汽车作为用电和储能单位， 根据既定的充放电策略和电网负荷信息，下发充放电指令调控负荷，提高电网运行效率和可靠性。相信在不久的将来，随着经济发展、电网基础、储能技术和分布式发电等技术的改革，我们将迎来一次颠覆性的变革，开创智能化的新生活。