2020-07-31 09:23:29 中国储能网 　 作者： 刘伯洵  

行业专家指出，电网的稳定性对于防止电力中断是至关重要的因素，而提供安全可靠的电力是当务之急。英国的电网在大多数情况下是可靠的。但是，为了防止英国去年发生的大停电事故并保护电力系统，英国主要的电网运营商National Grid公司现在正在研究采用储能技术减少类似的事件发生。

发生电力中断的原因有很多，其中最可能的原因之一是电网频率出现系统性故障，部分原因是“系统惯性”不足。虽然惯性和频率是理解电网运营的关键，也是理解如何使可再生能源成为基本负荷功率的关键，但在了解任何电力中断事件时，惯性和频率往往成为被忽视和误解的术语。而了解电网如何工作以决定英国向可再生能源转型时需要采取哪些措施至关重要。

首先，几乎所有传统能源发电设施都遵循相同的原理：燃烧某种燃料(煤、天然气、石油)使水沸腾并产生蒸汽，然后对其加压并驱动涡轮机旋转，旋转的涡轮机带动发电机，发电机产生电能提供给电网。这就是系统性惯性发挥作用的地方。惯性是物体抵抗运动和方向变化的一种趋向，例如旋转的涡轮机一旦运转就很难停下来，它具有很高的惯性。电气惯性的工作原理与其基本相同，它能抵抗由需求变化引起的电网中断。由于旋转涡轮机很难停止，因此其产生的能量相对稳定。

英国电网在2019年8月9日发生电网频率下降事故

电网频率使事情变得更加复杂

电网频率是交流电每秒改变方向的次数。稳定一致的频率对电网运营很重要，因为它可以防止对其电力基础设施造成损害。事实证明，频率与耦合到电网的旋转涡轮机的速度成正比，这是“同步惯性”术语的来源。所有向电网供电的涡轮机都是同步的或以相同的速度旋转(标准旋转速度为每分钟3,000转)，从而以相同的频率发电。

在英国，电网以50赫兹(Hz)的频率运行，偏差小至1%可能会导致系统性基础设施损坏。例如，如果两个发电厂同时或连续发生输电中断，则可能导致电网频率大幅下降。为了防止损坏，则必须减少对电网的能源需求，这意味着断开其中的一部分电网负载，并导致不可避免的电力中断。

这就引出了一个重要的问题：如何防止这种情况发生?这个问题有两个答案：第一个可能是构建可靠基础设施解决方案，因为无论发电厂有多可靠，如果没有可靠的电力基础设施，电网都可能随时停电。第二个是增加电网的惯性，因此允许更大的灵活性来保持一致的频率。

使电网更易于维护

21世纪的电网应该更加更可靠，但事实并非如此，因为可再生能源发电量的增加对对电网惯性产生了不利影响。据媒体报道，英国2019年的电力供应40%来自可再生能源，特别是风力发电场和太阳能发电场。可再生能源发电设施以“异步”方式发电，这意味着没有与传统化石燃料发电设施的现有涡轮发电机保持同步，因此也就没有惯性。

回到增加电网惯性的解决方案，从而使电网频率更易于维护，需要采用可再生能源来使电网具有同步惯性。风力发电场、太阳能发电场和锂离子电池储能系统需要稳定的电力系统才能正常运行。英国National Grid公司对此十分了解，因此在过去的一年中，该公司已投资1.8亿英镑(2.2544亿美元)来确保此类技术的安全。

液态空气储能厂商(LAES)Highview Power公司已开发了一种低温储能系统，该系统将同时提高电网的弹性和可再生能源的部署量。 CRYOBatteryTM是一个长时低温储能系统，它使可再生能源发电与电网保持同步，每个储能系统都可保持长达24小时的电网同步，从而改善了电网的运营状况和稳定性。而采用可再生能源发电设施和电网规模储能系统，可以减少威胁电网的频率振荡，从而减少停电事件。