韓 偉 彭玉豐 嚴(yán)海娟

(國網(wǎng)喀什供電公司)

0 引言

儲能的作用和地位在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下發(fā)生了明顯變化。電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲能技術(shù)能有效促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效運行，同時在電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲能技術(shù)，也給該技術(shù)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，對推動電力儲能技術(shù)的創(chuàng)新有重要意義?，F(xiàn)階段人們在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，對電力儲能技術(shù)認(rèn)識還有待完善，對該技術(shù)的應(yīng)用方式和功能未形成清晰的認(rèn)識，影響了電力儲能技術(shù)功能的有效性。因此需要技術(shù)人員加強(qiáng)對能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力儲能技術(shù)的深入性研究。

1 電力儲能技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的作用

1.1 有助于提高電網(wǎng)運行中可再生能源的發(fā)電比例

能源互聯(lián)網(wǎng)中可再生能源的利用方式有多種，利用可再生能源可滿足供熱、發(fā)電以及制氫的多種要求?？稍偕茉丛谑澜绶秶鷥?nèi)呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，但是受可再生能源發(fā)電間歇性和大規(guī)模波動性的影響，明顯增加了電源側(cè)不確定性，導(dǎo)致不平衡的電網(wǎng)功率風(fēng)險明顯增加?；诖诵枰訌?qiáng)對電力儲能技術(shù)的研究。儲能技術(shù)聯(lián)合可再生能源發(fā)電，可將隨機(jī)性減少，增強(qiáng)其可調(diào)性。再者應(yīng)用電網(wǎng)級的儲能可提高電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電的適應(yīng)性。電網(wǎng)將儲能作為一種可調(diào)度的資源，可促使其使用價值盡可能的地展現(xiàn)。

1.2 有助于能源交易更加自由

能源互聯(lián)網(wǎng)背景下可創(chuàng)新原有的能源交易模式，在能源市場競爭中可促使能源生產(chǎn)者和能源消費者紛紛參與進(jìn)來，可強(qiáng)化兩者在能源市場上的主體地位，參與到能源市場上的生產(chǎn)者和消費者兩者角色可相互轉(zhuǎn)換，能進(jìn)一步優(yōu)化能源在局部區(qū)域中的配置，提升能源使用效率。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下應(yīng)用電力儲能技術(shù)，還可以將大范圍內(nèi)的能源配置效率提升，促使電能資源可以更加合理的分配。

1.3 有助于強(qiáng)化多元能源系統(tǒng)能量管理

管理者在局域多元能源系統(tǒng)下在能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、存儲、消費等環(huán)節(jié)可以根據(jù)價格反映出來的信息合理調(diào)整，能明顯降低系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的成本，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。在系統(tǒng)運行決策中，可在電力儲能技術(shù)之下，加強(qiáng)對儲能和釋能管理，為系統(tǒng)運行決策提供了新的研究對象。再者在儲能功率的大小和方向上，系統(tǒng)可依照儲能狀態(tài)的動態(tài)變化來確定，促使系統(tǒng)內(nèi)的供需達(dá)到平衡。還有就是分配系統(tǒng)不同轉(zhuǎn)換元件的功率，可以提高系統(tǒng)運行效率，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力儲能技術(shù)的應(yīng)用模式

2.1 廣域能源網(wǎng)應(yīng)用模式

廣域能源網(wǎng)為大規(guī)模能源生產(chǎn)和傳輸提供了重要的能量緩沖，可便于系統(tǒng)廣域能量調(diào)度的展開，并保持系統(tǒng)能量在供需上的平衡。廣域能源網(wǎng)屬于骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此種應(yīng)用模式下在能源交易市場中大容量儲能運營主體可直接參與其中，在能量購入或者賣出問題上可結(jié)合能源實際情況，便于提高調(diào)節(jié)服務(wù)水平。

2.2 局域能源網(wǎng)應(yīng)用模式

局域能源網(wǎng)中系統(tǒng)的高效運行離不開儲能和能源轉(zhuǎn)換裝置之間的密切配合。決策局域網(wǎng)中的能源生產(chǎn)和消耗時需要結(jié)合儲能狀態(tài)和供需預(yù)測信息來定，在此基礎(chǔ)上可保證能源生產(chǎn)和消耗決策的正確程度，全面掌握能源市場的購買情況和能源賣出情況。虛擬能源站中要想預(yù)測不同分散生產(chǎn)者的行為存在較大困難，直接增大了電動汽車、分布式電源等聚合管理上難度系數(shù)，在虛擬能源站管理中納入儲能基礎(chǔ)可提高虛擬能源站的管理運行效率。分散開來的能源生產(chǎn)者可以在儲能作用下，強(qiáng)化自身的能源供應(yīng)能力，可提高能源生產(chǎn)者在能源市場上的參與度。

3 現(xiàn)階段能源互聯(lián)網(wǎng)背景下應(yīng)用的電力儲能技術(shù)

3.1 儲熱技術(shù)

潛熱儲能、顯熱儲能以及化學(xué)儲熱是儲熱技術(shù)主要的類型。其中在介質(zhì)溫度提高的基礎(chǔ)上實現(xiàn)熱存儲是顯熱儲能的顯著特點。潛熱儲能又被稱為相變儲能，該模式的儲能技術(shù)主要是在材料發(fā)生相變的情況下，吸收熱量或者釋放熱量，現(xiàn)階段最流行的相變儲能模式為固-液相變。相變儲能和顯熱儲能最明顯的不同在于相變儲能的溫度較為穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量密度較大。化學(xué)儲熱在存儲熱能時主要是通過化學(xué)可逆反應(yīng)的方式，能呈現(xiàn)出寬溫域梯級儲熱的特點，化學(xué)儲熱儲存的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他方式的儲熱技術(shù)，如潛熱儲能、顯熱儲能?；瘜W(xué)儲熱技術(shù)對材料的要求較高，在材料選擇上帶有較大困難，因此現(xiàn)階段普遍采取的儲熱技術(shù)以潛熱儲能、顯熱儲能在為主。

3.2 電化學(xué)儲能技術(shù)

安裝較為靈活、響應(yīng)速度較快是電化學(xué)儲能技術(shù)最為顯著的特點，電網(wǎng)系統(tǒng)中利用電化學(xué)儲能技術(shù)可將能量服務(wù)和功率服務(wù)效果明顯提高。此外電化學(xué)儲能技術(shù)可以對新能源發(fā)電快速波動產(chǎn)生抑制作用，并能提高電網(wǎng)調(diào)頻的穩(wěn)定性，有助于加強(qiáng)微電網(wǎng)能量的管理，可見電化學(xué)儲能技術(shù)帶有顯著的技術(shù)性優(yōu)勢。目前我國電力系統(tǒng)中電化學(xué)儲能技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，具體表現(xiàn)為鋰離子電池被廣泛使用，明顯高于鈉硫電池的使用率。此外，電池儲能被應(yīng)用在弱電網(wǎng)或者離網(wǎng)連接的地區(qū)，可提高太陽能或者風(fēng)能發(fā)電的穩(wěn)定性，解決該地區(qū)電力資源利用緊張等問題。此外一些新能源場站、微電網(wǎng)領(lǐng)域、配電網(wǎng)等是電化學(xué)儲能項目開展最多的領(lǐng)域。電化學(xué)儲能發(fā)展到今天，受壓縮空氣儲能、抽水蓄能等的影響，在能源市場上面臨的競爭壓力也越來越大?；诖司托枰柚娀瘜W(xué)儲能經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢，在能源市場上占據(jù)領(lǐng)先地位。

3.3 氫儲能技術(shù)

氫儲能技術(shù)涉及的環(huán)節(jié)較多，目前我國工業(yè)生產(chǎn)中氫氣的主要來源為天然氣和煤。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國外又研發(fā)出了采用新能源來制氫的新技術(shù)，如新能源發(fā)電電解水制氫，電解水制氫方法需要耗費大量的能源，但是選擇電網(wǎng)負(fù)荷低谷時期的新能源制氫，可增大新能源利用價值?，F(xiàn)階段對風(fēng)電波動有很好適用性的是固體聚合物電解水制氫技術(shù)和堿性電解槽技術(shù)，新技術(shù)中制氫最為理想的方法為光催化直接裂解水，該技術(shù)選用的材料為半導(dǎo)體光催化劑材料，明顯提升了該材料的利用價值。但是我國對該項技術(shù)的研究還有待深入，當(dāng)前的制氫技術(shù)，產(chǎn)生的制氫效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)化發(fā)展的要求。氫能的輸送環(huán)節(jié)上經(jīng)常采取的方式為借助現(xiàn)存的天然氣管網(wǎng)，將產(chǎn)生的新能源制氫裝入天然氣管道中，進(jìn)行氫能輸送，此種輸送方法較為經(jīng)濟(jì)，但是據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載氫氣可能對天然氣管道產(chǎn)生腐蝕作用，因此技術(shù)人員也正在加強(qiáng)對氫能專用輸送管道的研究，該項研究可極大提高氫能的利用率。

4 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下儲能關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 能量調(diào)度和能量優(yōu)化技術(shù)

能源輸出輸入路徑、配置在多能源耦合局域網(wǎng)中會變得更為復(fù)雜，此時可在外部電力供應(yīng)基礎(chǔ)上，促使電鍋爐向熱能轉(zhuǎn)化，也可以在CHP作用下獲取熱量。再者能源互聯(lián)網(wǎng)下的設(shè)備發(fā)生故障可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，此種情況下也會促使能量流路徑發(fā)生變化。可見選擇何種形式的能源路徑以及如何分配能量等都會影響能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計和運行。加強(qiáng)能量調(diào)度和優(yōu)化管理，可解決上述因素對能源互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計和運行帶來的影響。比如技術(shù)人員向外拓展能量優(yōu)化分配問題，構(gòu)建起不同元件的機(jī)組組合模型，該模型下可呈現(xiàn)出三種工作狀態(tài)，分別是儲能狀態(tài)、釋能狀態(tài)以及空閑狀態(tài)，積極優(yōu)化不同工作狀態(tài)的變化過程，可明顯降低系統(tǒng)整體的運行費用。

4.2 大容量儲能的規(guī)劃及與可再生能源發(fā)電的協(xié)同調(diào)度技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)下建設(shè)的主要目的是對可再生資源進(jìn)行大規(guī)模的高效利用。電網(wǎng)對集中式可再生能源發(fā)電可產(chǎn)生一系列的問題，如系統(tǒng)充裕度、運行的安全性以及經(jīng)濟(jì)性等。借助儲能技術(shù)可解決上述問題，加強(qiáng)對大容量儲能的合理規(guī)劃，需要提高儲能選型的合理性，在儲能布局和容量配置等問題上要不斷優(yōu)化，在輸電資源相互配合的基礎(chǔ)下，提高可再生能源的利用率?？稍偕茉窗l(fā)電的協(xié)同調(diào)度技術(shù)需要對儲能系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和調(diào)峰調(diào)頻進(jìn)行安排，以便可以在本地或者塊區(qū)域消納新能源。我國目前對大容量儲能的規(guī)劃和可再生能源的協(xié)同調(diào)度技術(shù)研究還處于不斷發(fā)展的階段，在新能源發(fā)電上還存在不少的問題，該方面的問題是今后研究的重點。

4.3 儲能與能量轉(zhuǎn)換裝置的集成設(shè)計和協(xié)調(diào)配置技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)背景下需要急需解決的問題就是怎樣借助各能源之間的耦合關(guān)系更好適應(yīng)時代的發(fā)展，提高儲能容量配置的合理性?；诖诵枰獙⑾到y(tǒng)評價指標(biāo)納入多能源耦合系統(tǒng)儲能和轉(zhuǎn)換裝置中，常見的系統(tǒng)評價指標(biāo)主要有能耗、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境指標(biāo)。其中經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要包括初始投資運行成本以及整個考察周期內(nèi)的運行成本，設(shè)備負(fù)載率、系統(tǒng)潮流約束以及可靠性約束等是模型優(yōu)化中的有效條件。電力運行系統(tǒng)中系統(tǒng)運行頻率和電壓受儲能的影響較大。此種情況下儲能動態(tài)特性是必須考慮的內(nèi)容，該方面會對能源利用率和可靠性產(chǎn)生影響。現(xiàn)階段我國對多能源耦合系統(tǒng)中儲能的設(shè)計和容量規(guī)劃問題研究還有待深入，今后該方面也是研究的重點。

5 結(jié)束語

綜上所述，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，加強(qiáng)了各個能源之間的聯(lián)系，電力儲能技術(shù)的應(yīng)用可解決我國在能源利用上存在的能源生產(chǎn)單耗高，對周圍環(huán)境影響大等問題。加強(qiáng)對電力儲能技術(shù)的研究還可以促進(jìn)新能源生產(chǎn)，更好滿足今后工業(yè)對新能源的要求，可見該方面研究非常必要。