分布式電網儲能功效專利申請技術分析

王磊 王天昊

摘 要：隨著電網不斷發展，對電網的能量存儲容量的需求仍將不斷提升，電網領域中新興技術的發展需要依托于能量存儲的發展，所以，對電網的能量存儲的研究有著十分重要的意義。目前，在能量存儲領域的研究熱點包括電池材料的改進以及性能的提升、壓縮空氣儲能以及超級電容等，在安全保護領域的研究熱點包括保護的數字化、網絡化、廣域化、自整定、主動防御等。本文主要研究用于分布式發電出力和微電網等場合的儲能應用。

關鍵詞：分布式；儲能；電網；專利分析；功效

一、概述

從儲能規模角度，儲能技術可分為集中式儲能和分布式儲能兩種。前者有抽水蓄能；后者主要有電池儲能、飛輪儲能、超導磁儲能和超級電容器儲能。本文選取了近些年新興的電網領域的熱點研究領域之一的分布式電網的能量存儲為研究方向，并進一步的選取了非電池的功率型能量存儲方式作為具體研究對象，具體包括超導儲能、超級電容儲能、飛輪儲能等。

二、專利申請的技術功效分布

圖2-1示出了分布式電網能量存儲領域的整體專利技術功效分布圖。橫軸依次列舉技術分支，縱軸依次列舉技術功效。從技術分支的角度看，對于分布式電網能量存儲的研究主要集中在儲能裝置和控制方式兩大類。從專利申請量上可以看出，對于控制方式的專利申請量最大，這主要是因為對于分布式電網保護的研究，最重要的就是通過對控制方式的改進來優化能量管理。同時，采用儲能裝置也是優化分布式電網能量管理、實現能量分配的重要途徑之一，因此，與儲能裝置相關的專利申請量也很大。技術功效上主要研究效率、穩定性和經濟性。

圖2-2示出了分布式電網領域的功率型儲能裝置的技術功效氣泡圖。橫軸依次列舉了較為重要的幾種儲能裝置，縱軸依次列舉技術功效。技術功效分類和上面類似，這里不再贅述。而分布式電網功率型能量存儲常見的儲能裝置有：飛輪控制、超導儲能、超級電容儲能以及壓縮空氣儲能。從儲能裝置上（橫軸）看，涉及超級電容器的專利申請量最大，這主要是因為關于超級電容器的研究項目較多，并且超級電容能量密度大，對研究場所、研究設備要求相對較低。此外采用壓縮空氣儲能的專利申請量數目也較多。而關于飛輪儲能以及超導儲能的專利申請相對較少，仍有很大潛力和研究空間。技術功效上（縱軸）看，涉及提高效率和經濟性的專利申請量最大，這點和下面將要進行敘述的控制方式的技術功效略有不同，主要原因在于控制方式主要由軟件程序執行，一般不考慮成本問題，重點關注穩定性能；而儲能裝置技術的開發屬于硬件研發，其制作成本直接影響產品的價格以及銷售，提高經濟性是必要途徑。

圖2-3示出了分布式電網能量存儲領域的控制方式的技術功效氣泡圖。橫軸依次列舉主要的控制方式，縱軸依次列舉技術功效。從控制方式上（橫軸）看，采用控制儀器專利申請量最大，這主要是因為隨著科技的發展，儀器設備、硬件設施日益成為優化分布式電網能量存儲的關鍵因素，俗話說的好：巧婦難為無米之炊。同樣的，采用先進的儀器儀表，事半功倍；相反，落后的儀器設備，效果難以令人滿意。此外采用分層控制的專利申請量數目較多，主要原因在于為了保證分布式電網與傳統大電網兼容性好，目前很多學者采取“模仿”傳統電網的控制方法來控制分布式發電，而分層控制是傳統電網常用的方法，通過多層之間的配合調控，達到系統穩定可靠運行。

總結

在專利數據庫中所收錄的涉及國內申請人分布式電網能量存儲專利申請中，75%以上為近五年的申請，可見，該領域技術正處于快速發展階段。在分布式電網的能量存儲的控制方面，對于能量存儲的效率以及經濟性的改進是發展的重要方向，與此同時，在儲能介質方面，蓄電池仍將在一段時間內處于主流地位，但是，超級電容作為一種有著儲能量大、充放電速度快、工作溫度范圍寬等諸多方面優點的儲能方式，隨著其技術的進一步的發展，有著逐步取代蓄電池的可能性，是分布式電網能量存儲領域的重要發展方向。

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