能源互聯網技術發展的創新與應用

袁珂

摘要：隨著新型城鎮化、農業現代化建設步伐加快，能源需求將保持較快增長。經濟社會發展對能源供應能力和供電質量提出剛性需求，隨著新常態下產業布局優化調整和轉移力度加大，區域發展協調性增強，加快推進能源互聯網發展的任務更加緊迫。

關鍵詞：能源互聯網；創新與應用

中圖分類號：F416.2文獻標識碼：A文章編號：1671-864X（2016）08-0154-01

“十三五”期間，新能源、分布式電源和多元化負荷快速發展，電能替代大力推進，隨著新型城鎮化、農業現代化建設步伐加快，能源需求將保持較快增長。經濟社會發展對能源供應能力和供電質量提出剛性需求，隨著新常態下產業布局優化調整和轉移力度加大，區域發展協調性增強，加快推進能源互聯網發展的任務更加緊迫。

一、能源互聯網的發展

能源互聯網是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新業態。推動能源智能生產技術創新，重點研究可再生能源、化石能源智能化生產，以及多能源智能協同生產等技術。

加強能源智能傳輸技術創新，重點研究多能協同綜合能源網絡、智能網絡的協同控制等技術，以及能源路由器、能源交換機等核心裝備。

促進能源智能消費技術創新，重點研究智能用能終端、智能監測與調控等技術及核心裝備。推動智慧能源管理與監管手段創新，重點研究基于能源大數據的智慧能源精準需求管理技術、基于能源互聯網的智慧能源監管技術。

加強能源互聯網綜合集成技術創新，重點研究信息系統與物理系統的高效集成與智能化調控、能源大數據集成和安全共享、儲能和電動汽車應用與管理以及需求側響應等技術，形成較為完備的技術及標準體系，引領世界能源互聯網技術創新。

二、儲能技術創新與應用

發展方向：

1.儲熱/儲冷。重點在太陽能光熱的高效利用、分布式能源系統大容量儲熱（冷）等方面開展研發與攻關。

2.物理儲能。重點在電網調峰提效、區域供能的物理儲能應用等方面開展研發與攻關。

3.化學儲能。重點在可再生能源并網、分布式及微電網、電動汽車的化學儲能應用等方面開展研發與攻關。

創新與應用：

1.儲熱/儲冷技術。研究高溫（指≥500°C）的儲熱技術，開發高熱導、高熱容的耐高溫混凝土、陶瓷、熔鹽、復合儲熱材料的制備工藝與方法；研究高溫儲熱材料的抗熱沖擊性能及機械性能間關系，探究高溫熱循環動態條件下材料性能演變規律；開發儲熱（冷）裝置的模塊化設計技術，研究大容量系統優化集成技術、基于儲熱（冷）的動態熱管理技術。研究熱化學儲熱等前瞻性儲熱技術，探索高儲熱密度、低成本、循環特性良好的新型材料配對機制；突破熱化學儲熱裝置循環特性、傳熱特性的強化技術；創新熱化學儲熱系統的能量管理技術。

2.新型壓縮空氣儲能技術。突破超臨界壓縮空氣儲能系統中寬負荷壓縮機和多級高負荷透平膨脹機、緊湊式蓄熱（冷）換熱器等核心部件的流動、結構與強度設計技術；研究這些核心部件的模塊化制造技術、標準化與系列化技術。突破大規模先進恒壓壓縮空氣儲能系統、太陽能熱源壓縮空氣儲能系統、利用 LNG 冷能壓縮空氣儲能系統等新型系統的優化集成技術與動態能量管理技術；突破壓縮空氣儲能系統集成及其與電力系統的耦合控制技術；建設工程示范，研究示范系統調試與性能綜合測試評價技術；研發儲能系統產業化技術并推廣應用。

3.飛輪儲能技術。突破大型飛輪電機軸系、重型磁懸浮軸承、大容量微損耗運行控制器以及大功率高效電機制造技術；突破飛輪儲能單機集成設計、陣列系統設計集成技術；研究飛輪單機總裝、飛輪儲能陣列安裝調試技術；研究飛輪儲能系統應用運行技術、檢測技術、安全防護技術；研究飛輪儲能核心部件專用生產設備、總裝設備、調試設備技術和批量生產技術。研究大容量飛輪儲能系統在不同電力系統中的耦合規律、控制策略；探索飛輪儲能在電能質量調控、獨立能源系統調節以及新能源發電功率調控等領域中的經濟應用模式；建設大型飛輪儲能系統在新能源的應用示范。

4.高溫超導儲能技術。探索高溫超導儲能系統的設計新型原理；研究高溫超導儲能系統的功率調節系統 PCS 的設計、控制策略、調制及制造技術；研究高溫超導儲能低溫高壓絕緣結構、低溫絕緣材料和制冷系統設計技術；研究高性能在線監控技術、實時快速測量和在線檢測控制技術。布局基于超導磁和電化學及其它大規模物理儲能的多功能全新混合儲能技術，重點突破混合儲能系統的控制技術及多時間尺度下的能量匹配技術。開發大型高溫超導儲能裝置及掛網示范運行。

5.大容量超級電容儲能技術。開發新型電極材料、電解質材料及超級電容器新體系。開展高性能石墨烯及其復合材料的宏量制備，探索材料結構與性能的作用關系；開發基于鈉離子的新型超級電容器體系。研究高能量混合型超級電容器正負電極制備工藝、正負極容量匹配技術；研究超級電容器模塊化技術，突破大容量超級電容器串并聯成組技術。突破大容量超級電容器應用于制動能量回收、電力系統穩定控制和電能質量改善等的設計與集成技術。

6.電池儲能技術。突破高安全性、低成本、長壽命的固態鋰電池技術，以及鋰硫電池技術、低溫化鈉硫儲能電池技術；研究儲能電池的先進能量管理技術、電池封裝技術、電池中稀有材料及非環保材料的替代技術。研究高性能動力電池的儲能技術，建設全釩液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池的儲能系統，完善電池儲能系統動態監控技術。突破液態金屬電池關鍵技術，開展液態金屬電池儲能系統的示范應用。布局以鈉離子電池、氟離子電池、氯離子電池、鎂基電池等為代表的新概念電池技術，創新電池材料、突破電池集成與管理技術。

三、節能與能效提升技術創新與應用

加強現代化工業節能技術創新，重點研究高效工業鍋（窯）爐、新型節能電機、工業余能深度回收利用以及基于先進信息技術的工業系統節能等技術并開展工程示范。

開展建筑工業化、裝配式住宅，以及高效智能家電、制冷、照明、辦公終端用能等新型建筑節能技術創新。

推動高效節能運輸工具、制動能量回饋系統、船舶推進系統、數字化岸電系統，以及基于先進信息技術的交通運輸系統等先進節能技術創新。

加強能源梯級利用等全局優化系統節能技術創新，開展散煤替代等能源綜合利用技術研究及示范，對我國實現節能減排目標形成有力的支撐。