当前我国电力系统面临的新挑战

安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求；②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求；③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出；④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高；⑤电力企业市场化促使用户侧需要能量管理技术的支持；⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。

2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围的波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，以连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度上出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。

加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是由于经济、环境、技术以及政策方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获得最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输配电设备和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。

长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行，在这种运行模式下，输配电系统相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器中注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。

目前，电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备，主要采用的方法是发电机容量备用（包括旋转备用和冷备用），这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。某些情况下，即使系统有充足的备用容量，如果电网发生故障导致输电能力下降，而备用机组又远离负荷中心，备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心，无法保证系统的稳定性。因此，在传统的电力系统中，当电力系统中出现故障或者大的扰动时，同步发电机并不总是能够快速地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定，这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。但是在大电网互联的模式下，局部扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击，严重时会发生系统联锁性故障甚至系统崩溃。美国和加拿大2003年发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。如果具有有效的有功和无功控制手段，快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率，就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。(www.xing528.com)

现代电力系统中，用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高，冲击过电压、电压凹陷、电压闪变和波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支持，以提高电网运行的安全性和经济性。

当一个大系统由于事故的联锁反应而导致系统瓦解，出现大面积停电时，会造成难以估计的经济损失和社会影响。规划和运行中的不确定因素和不安全因素的增加对系统的安全稳定控制提出了越来越严峻的挑战。而无论是调峰问题，还是稳定问题，其根源都在于能量的不平衡，或者说是电能的生产、输送、消费的瞬时不平衡。电能存储技术可以提供一种简单的解决电能供需不平衡问题的办法。各种形式的储能装置可以在电网负荷低谷的时候作为负荷从电网获取电能充电，在电网负荷峰值时刻改为发电机方式运行，向电网输送电能，这种方式有助于减少系统输电网络的损耗，对负荷实施削峰填谷，从而获取经济效益。如果将储能装置用于系统稳定控制，则有可能采用小容量的储能，通过快速的电能存取，实现较大的功率调节，快速地吸收“剩余能量”或补充“功率缺额”，从而提高电力系统的运行稳定性。

储能技术已被视为电网运行过程中“采-发-输-配-用-储”六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平衡负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。