聶光輝

（黃河水利職業(yè)技術學院,河南 開封 475004）

電力儲能技術是現(xiàn)代科學技術發(fā)展過程中的重要產物，是電力網(wǎng)絡系統(tǒng)建設升級過程中的一項關鍵內容。儲能研究及技術應用在能源互聯(lián)網(wǎng)建設背景下具有重要意義，通過采用科學合理的儲能技術，有效解決分布式能源間歇性與波動性問題，全面提升電力網(wǎng)絡系統(tǒng)的完善性，對推動我國電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新具有重要作用。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，我國當前采用的電力儲能技術還存在一定問題，技術水平較為落后，尚不能滿足實際發(fā)展需求，因此必須加強電力儲能技術相關研究，使其能夠為能源互聯(lián)網(wǎng)建設目標實現(xiàn)提供助力。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念

能源互聯(lián)網(wǎng)是基于先進電力電子技術、信息技術、智能技術以及能源管理系統(tǒng)等，將大規(guī)模的分布式能量采集裝置、分布式能源存儲裝置以及多種不同類型負載構成的新型電力網(wǎng)絡、天然氣網(wǎng)絡以及石油網(wǎng)絡等相連接，從而實現(xiàn)能源雙向流動的能源對等交換共享網(wǎng)絡。美國著名學者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）在其2011年出版的《第三次工業(yè)革命》一書中做出大膽預測：“以新能源技術和信息技術深入結合為特征的一種新的能源利用體系將會出現(xiàn)?！苯芾锩住だ锓蚪饘⑵渌A測的能源新體系命名為能源互聯(lián)網(wǎng)。在他的預測中，認為“基于可再生能源的、分布式、開放共享的網(wǎng)絡，就是能源互聯(lián)網(wǎng)”。杰里米·里夫金的預測逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實，關于能源互聯(lián)網(wǎng)的建設受到各國的高度重視。我國自2014年以來提出能源生產與消費革命的長期戰(zhàn)略，建立以電力系統(tǒng)為核心的全新能源互聯(lián)網(wǎng)布局[1]。

在能源互聯(lián)網(wǎng)建設過程中，電力能源是核心內容，當前電力網(wǎng)絡建設較為完善，多項電力能源生產、存儲以及輸送技術的發(fā)展，對于能源互聯(lián)網(wǎng)實踐布局具有關鍵性作用。在電力能源網(wǎng)絡系統(tǒng)建設過程中，儲能技術的研究與應用最為關鍵，是突破當前能源互聯(lián)網(wǎng)建設在技術層面限制的主要發(fā)力點，如果電力儲能技術能夠得到創(chuàng)新與突破，勢必會對未來全球范圍內的能源互聯(lián)網(wǎng)建設布局產生深刻影響，所以關于電力儲能技術的研究重要性不言而喻。隨著我國在電力儲能技術方面的研究投入不斷增加，目前已經(jīng)取得了一定的突破性進展，各項儲能技術逐漸被應用，但總體上儲能技術水平與能源互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展目標仍存在一定差距。

2 電力儲能技術在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的作用

2.1 提高可再生能源占比

傳統(tǒng)的火力發(fā)電不僅需要消耗大量的煤炭資源，同時會對自然環(huán)境產生很大的危害，近些年來在我國電力網(wǎng)絡建設過程中，可再生能源的應用比重不斷增加。可再生能源大規(guī)模入網(wǎng)是主要發(fā)展趨勢，但是大部分可再生能源在電力能源生產與輸送方面存在不穩(wěn)定性，電力生產不穩(wěn)定會導致電力網(wǎng)絡的持續(xù)供給能力不足，甚至會引發(fā)安全性問題。因此，當前解決可再生能源供電不穩(wěn)定問題的主要手段是升級電力儲能技術，通過采用電力儲能技術，有效提升可再生能源供電穩(wěn)定性，將通過可再生能源產生的電能進行儲存，當出現(xiàn)供電不穩(wěn)定的情況時能夠利用儲存的電能進行供電，是提高可再生能源在電力網(wǎng)絡中占比的重要技術。

2.2 提高能源交易自由度

在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，能源交易模式發(fā)生了很大的變化，能源市場化程度不斷提升，更多的能源生產者和消費者參與到多元市場競爭中，能夠提高我國能源經(jīng)濟效益，但是當前能源交易市場還存在著一定的局限性，主要集中在能源儲存方面。通過加強電力儲能技術研究，升級電力儲能技術，能夠強化電能生產者與消費者在市場中的主體地位，使參與到電能市場競爭中的生產者和消費者角色可以相互轉換，從而優(yōu)化當前能源交易市場布局和模式，對于提升能源利用率具有關鍵性作用。能源交易與一般的商品交易存在本質性區(qū)別，因為能源具有特殊性，所以需要儲能技術作為載體，才能夠實現(xiàn)商品化，因此通過電力儲能技術，能夠顯著提升能源交易自由度[2]。

2.3 建設多元化能源系統(tǒng)管理模式

在能源管理系統(tǒng)建設過程中，通過利用電力儲能技術能夠建設多元化的管理模式，使得電力能源在生產、轉換、儲存以及消費等多個環(huán)節(jié)能夠以價格為基礎反映基本信息，從而能夠全面降低電力能源管理成本，提高電力網(wǎng)絡系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。在電力能源管理系統(tǒng)決策中，通過與電力儲能技術相結合，能夠提高對電力儲能的管理效率，從而使電力能源的供需更加平衡。同時，在電力儲能功率方面，能夠按照當前的儲能狀態(tài)進行變化，從而使電力供給與需求更加均衡，為電力企業(yè)經(jīng)濟效益的提升做出突出貢獻。

3 當前電力儲能技術發(fā)展現(xiàn)狀

電力儲能技術已經(jīng)成為世界各國在能源領域中的主要發(fā)力點，掌握高水平的電力儲能技術，意味著在能源領域具有更大的優(yōu)勢，對于國家電力系統(tǒng)建設具有重要意義，能夠全面提升新能源在發(fā)電中的應用比重，從而降低電力能源供給成本，有利于緩解電力能源緊張的問題，故電力儲能技術的發(fā)展尤為關鍵。我國關于電力儲能技術的研究經(jīng)過多年發(fā)展，已取得一定的研究成果，電力儲能技術水平得到了很大的創(chuàng)新與突破。

3.1 物理電力儲能技術

當前物理電力儲能技術主要是利用自然環(huán)境、機械設備等，將水與空氣進行存儲，之后采用相應的釋放途徑獲取電力能源。當前應用最廣泛的電力儲能技術為抽水蓄能技術，該項技術的壽命周期較長，電力能源存儲量較大。抽水蓄能在電力儲能過程中，利用水泵將水沖到水庫中，之后通過水庫發(fā)電機組將其轉化為電力能源。抽水蓄能電力儲能技術能夠發(fā)揮削峰填谷、調頻調相等功能，同時能夠對電力能源結構進行優(yōu)化，進而提高電力能源利用率。

3.2 儲熱電力儲能技術

當前儲熱類型的電力儲能技術主要包括潛熱儲能、顯熱儲能以及化學儲熱等類型，具有能夠在介質溫度提高的基礎上實現(xiàn)熱存儲的特點。潛熱儲能技術即相變儲能技術，這種儲能技術在運行過程中，主要利用儲能材料相變的條件，產生熱量或釋放熱量，當前應用最多的為固——液相變。潛熱儲能技術與顯熱儲能技術的主要差異是潛熱儲能的溫度較為穩(wěn)定，所以產生的能量密度較大?；瘜W儲熱技術在存儲電力能源的過程中，主要利用化學可逆反應形式，具有寬溫域梯級儲熱的特征。相比于潛熱儲能技術和顯熱儲能技術，化學儲熱技術的能量密度具有明顯提升，但是化學儲熱技術對于材料性能和質量要求較高，材料儲能成本較高，在材料選擇方面具有較大難度，所以應用占比較小，需要對材料相關的技術進行研究[3]。

3.3 電化學電力儲能技術

電化學電力儲能技術具有靈活、效率高等優(yōu)勢，將其應用在電力網(wǎng)絡系統(tǒng)建設中，能夠顯著提升電力網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行功率和服務質量。同時，因為電化學電力儲能技術對于新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性具有一定的抑制作用，能夠有效解決新能源發(fā)電中存在的不穩(wěn)定性問題，從而提高新能源并網(wǎng)后電力網(wǎng)絡的管理工作效率和占比，具有多個方面的優(yōu)勢。當前電化學電力儲能技術的發(fā)展速度較快，例如鋰離子電池等的廣泛應用，近期鈉離子電池研究的突破等，都是電化學電力儲能技術的重要發(fā)展。將電化學電力儲能技術應用在距離發(fā)電中心較遠的電力網(wǎng)絡中，能夠有效解決我國偏遠地區(qū)電力能源不足的問題，同時將其應用在新能源發(fā)電、微電網(wǎng)領域中，能夠有效提升其實際發(fā)展質量。電化學電力儲能技術的發(fā)展，主要受到空氣壓縮儲能、抽水蓄能等技術的影響，其市場核心競爭力不斷提升，在儲能效果和經(jīng)濟效益方面具有許多明顯優(yōu)勢。

3.4 氫電力儲能技術

氫電力儲能技術涉及的技術較多，當前主要的氫氣來源為天然氣和煤炭。在現(xiàn)代科學技術快速發(fā)展的背景下，利用新能源獲取氫氣的技術不斷發(fā)展，如電解水制氫技術等，但是電解水制氫需要消耗較多的能源，所以可以將其應用在電力網(wǎng)絡負荷的低谷時期，能夠提高新能源實際利用效果。當前，固體聚合物電解水制氫技術、堿性電解槽技術對于風電波動具有良好的實用性，新制氫技術中效果最好的為光催化直接裂解水制氫技術，采用半導體光催化材料能夠獲得較多的氫氣資源。但是不同的制氫技術在成本、效果以及利用率等方面都存在著差異，氫電力儲能技術尚處于不斷發(fā)展與完善過程中，需要不斷地提高制氫技術水平，才能夠提升氫電力儲能技術利用率，從而推動我國電力儲能技術創(chuàng)新與升級，為電力網(wǎng)絡系統(tǒng)建設提供保障[4]。

4 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力儲能關鍵技術

在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，傳統(tǒng)的電力儲能技術已經(jīng)難以滿足實際建設發(fā)展需求，所以必須在電力儲能關鍵技術方面取得突破，才能夠促進電力儲能技術整體水平提升。

4.1 能量調度與能量優(yōu)化關鍵技術

能源在輸入、輸出的路徑和配置方面，在多能源耦合局域網(wǎng)中的復雜性會不斷提升，這時需要依靠外部電力供應，保證電能能夠向熱能轉化，同時可以在CHP的作用下獲得熱能。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)中，設備發(fā)生故障會導致網(wǎng)絡重構，從而引起能量流路徑出現(xiàn)改變，所以需要采用科學的能量調度與能源優(yōu)化技術，對于能源互聯(lián)網(wǎng)整體架構設計和具體運行具有關鍵性作用。通過對能量調度的優(yōu)化管理，能夠解決多項能源互聯(lián)網(wǎng)設計與運行中存在的實際問題，例如技術人員向外拓展能量優(yōu)化分配方面的問題，可以通過構建多元機組模型的方式進行解決，在這種模式下，可以采用3種不同的工作狀態(tài)，即釋放能量狀態(tài)、儲存能量狀態(tài)及空閑狀態(tài)，通過3種不同工作狀態(tài)的切換與運行，全面降低系統(tǒng)運行消耗，從而降低運行維護成本。

4.2 大容量儲能和新能源協(xié)同技術

在新能源大規(guī)模入網(wǎng)的背景下，如何高效利用新能源發(fā)電是當前需要考慮的主要內容，故需采用相應的策略，解決新能源發(fā)電不穩(wěn)定的問題。新能源在電力網(wǎng)絡中，儲能技術具有關鍵性作用，是提高新能源發(fā)電穩(wěn)定性、經(jīng)濟性及安全性的重要基礎技術。利用電力儲能技術，能夠有效解決多項問題，通過對大容量儲能的合理規(guī)劃，采用相應的高儲能選型，對儲能布局和容量配置等方面進行全面優(yōu)化，在數(shù)種電力資源相互配合的前提下，能夠全面提升可再生能源利用率。新能源發(fā)電的協(xié)同調度技術，需要對電能存儲系統(tǒng)的旋轉備用量、調峰調頻等進行優(yōu)化，從而能夠更好地實現(xiàn)控制目標，進而達到功能多元化的新能源電力儲能技術發(fā)展規(guī)劃。在建設過程中，需要引入智能化技術，利用信息技術、計算機技術及自動化控制技術等，將其與新能源電力儲能技術相結合，能夠使運行系統(tǒng)的功能更加豐富。例如，在某電力網(wǎng)絡建設中，采用CAD可視化技術替代傳統(tǒng)的人工控制模式，從而全面降低電力儲能技術運行控制的工作量，能夠全面提升運行管理效率，同時能夠提升運行控制準確性，保證新能源供電穩(wěn)定性和安全性，使得電力儲能技術控制系統(tǒng)更加智能化、信息化，是當前電力儲能技術發(fā)展的主要方向。

4.3 集成化與模塊化設計關鍵要點

在現(xiàn)代科學技術不斷發(fā)展的推動下，當前電力工程的自動化、智能化水平不斷提升，電力儲能技術系統(tǒng)結構也逐步向集成化和模塊化方向發(fā)展。電力儲能技術模塊化、集成化的發(fā)展需要與現(xiàn)代智能技術相結合，使其能夠構成具有完善功能的模塊，將多項發(fā)電方式進行統(tǒng)一結合，從而能夠全面提高系統(tǒng)控制效果，提高電力儲能技術與電力系統(tǒng)運行規(guī)范性，將多個模塊集中為一體，能夠達到集成化控制目標，同時與自動化技術的結合，能夠提升電力儲能運行管理效率，相比于傳統(tǒng)的管理方式，集成化、模塊化的管理模式更能夠促進電力儲能技術創(chuàng)新[5]。

5 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力儲能技術展望

通過上文分析可以看出，當前電力儲能技術對于能源互聯(lián)網(wǎng)及電力系統(tǒng)建設具有重要作用，但是受到技術水平、實踐經(jīng)驗等多項因素的影響，電力儲能技術尚未達到預期理想目標，但是總體發(fā)展逐步突破，在電力網(wǎng)絡建設中的作用得到不斷提升。根據(jù)當前電力儲能技術的發(fā)展情況來看，未來電力儲能技術逐漸向集成化、智能化、自動化等方向發(fā)展，且許多新的信息技術與電力儲能技術相結合，使得電力儲能技術整體水平得到很大提升，在其他技術融合的加持下，未來電力儲能技術將會在能源互聯(lián)網(wǎng)建設中取得更好的應用效果，能夠有效解決當前新能源并網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)建設等多項問題，通過解決以蓄電池為核心的儲能技術，解決電力存儲穩(wěn)定性、容量及效率等方面的問題，同時解決成本提高、運行管理中存在的難點，能夠全面促進電力儲能技術水平提高，為我國電力網(wǎng)絡建設提供支持。

6 結論

綜上所述，筆者全面闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念，并論述了電力儲能技術對于能源互聯(lián)網(wǎng)建設發(fā)展的意義，同時提出當前電力儲能技術的主要發(fā)展成果，最后對電力儲能技術的未來發(fā)展作出展望，希望能夠對我國能源戰(zhàn)略發(fā)展起到一定的借鑒和幫助作用，不斷提高我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設水平。