在能源互聯網背景下的電力儲能技術

李小沛　趙立斌

摘要：隨著我國社會的發展和科學技術的進步，我國的新能源產業也邁上了新的臺階。越來越多的新能源和可再生能源走進了我國國民的日常生產生活。電力儲能技術作為建立智能電網和能源互聯網的關鍵技術，也取得了較大的發展。論文對能源互聯網背景下的電力儲能技術進行了探討。

關鍵詞：能源互聯網;內容;電力儲能技術

引言

我國社會的發展進步和國民經濟的增長都離不開能源的支持，尤其是在能源較為緊缺的當今時代，發展可再生能源也逐漸成為我國能源發展的方向和目標。各種新能源項目的持續增加，在一定程度上也對我國電網的穩定運行帶來了很大的挑戰。在能源互聯網背景下發展電力儲能技術已經成為保證電網安全穩定運行的重要戰略措施。基于此，下文就能源互聯網的發展現狀、電力儲能技術的主要內容和能源互聯網背景下的電力儲能技術進行了簡單分析。

1儲能技術現狀

廣義的儲能技術包括儲電、儲熱、其他形式轉換（如電制氫）等，這里主要討論時間周期日以下、以充放電為目標的電儲能技術。根據充放電能量轉換形式，大致可以分為物理儲能、電化學儲能以及電磁儲能，物理儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等;電化學儲能主要包括鉛酸電池儲能、鋰離子電池、鉛炭電池、鈉硫電池、液流電池等;電磁儲能主要包括超級電容器儲能、超導儲能等。從儲存能量的時間尺度和為電力系統提供支撐的功能來看，主要分能量型儲能和功率型儲能，功率型儲能特點是比功率高，主要用于瞬間高功率輸入、輸出場合，一般為中短期儲能，放電時間為秒級到分鐘級，典型的如飛輪儲能、超級電容儲能和超導儲能;能量型儲能特點是比能量高，主要用于高能量輸入、輸出場合，一般為中長期儲能，放電時間達到小時至日級別，典型的如抽水蓄能、鋰離子電池、鉛炭電池等。從技術成熟度看，抽水蓄能是目前電力系統最為可靠經濟、容量最大、技術最完善、壽命最長的大規模儲能技術，應用已經超過100年，至2018年底，我國抽水蓄能占儲能裝機容量約96%，儲存能量的釋放時間可以從幾小時到數天，綜合效率75%左右，非常適合用于電力系統調峰和用作長時間備用電源的場合。抽水蓄能的主要應用問題是其建設對地理條件要求比較高，建設周期也較長，單體容量較大，對于貼近于負荷中心的應用建設場地越來越難以尋找。

2能源互聯網的發展現狀

目前，能源互聯網是世界各國科研機構研究的熱點，因此，能源互聯網也被譽為“第三次工業革命”的核心。國外一些發達國家（如美國、歐盟等）致力于發展能源互聯網技術。雖然各國對能源互聯網的認知水平和發展角度有所不同，但發展的核心是實現能源技術與互聯網技術的有效融合。分散傳統能源系統在應用過程中的集中度，改變單一且只能由生產者控制的現狀，建立與消費者互動的能源系統，增加可再生能源在能源系統中的比重，最終實現多能源的有效互聯和高效利用。近年來，隨著我國智能電網的發展和進步，信息技術在智能電網中的應用也越來越廣泛。

3電力儲能技術的主要內容

3.1儲熱技術

儲能技術主要包含顯熱儲能技術、潛熱儲能技術、化學儲能技術等。其中，顯熱儲能技術的技術原理是利用介質溫度的持續上升來實現熱儲存的目的。潛熱儲能技術從本質上來講是相變儲能，在實際應用的過程中，是通過材料的相變來吸收者是釋放能量，最終形成“固—液”相變過程。潛熱儲能技術與顯熱儲能技術相比較，溫度變化較為穩定，能源的密度也較大。化學儲能技術的應用原理是利用相應的化學反應來實現熱能的儲存，在實際應用的過程中，與顯熱儲能技術以及潛熱儲能技術相比較，能量的密度是最高的，幾乎是顯熱儲能技術和潛熱儲能技術的10倍，但是化學儲能技術在應用過程中也具有一定的缺陷，在儲熱材料的選擇上較為困難。儲熱技術的應用價值很高，具體表現為以下幾點：第一，在太陽能發電方面的應用，技術人員通過應用儲熱技術，可以緩解或者是解決太陽能發電過程中的間歇性問題，保證太陽能發電的穩定性;第二，在新能源發電方面的應用，技術人員應用儲熱技術可以彌補新能源發電過程中的不足，例如，解決消納問題、提高熱電機組的靈活性和調峰能力。

3.2電動汽車

電動汽車也是電力儲能技術的主要內容之一，其按照動力的來源可以分成FCEV和BEV兩種類型。其中，FCEV指的是將氫能和交通運輸網結合起來，而BEV指的則是電網和交通運輸網的融合過程。目前，不管是FCEV還是BEV，都呈現出商業化的發展趨勢，在很大程度上也促進了我國電網的穩定運行。電動汽車的發展核心是實現電動汽車和電網之間的交互發展，從而最大限度地降低電網的壓力。另外，電動汽車從本質上來講也屬于分布式儲能單元，在實際應用的過程中，可以幫助家庭能源進行支配和管理，這也是電力儲能技術的應用價值。

4能源互聯網中儲能的作用方式

4.1能量的時空轉移

能源系統的日益復雜使得系統能量平衡難度與日俱增。當某些區域或某些能源網絡出現能量供應大于能量需求時，將能量存儲待該區域出現能量短缺時再釋能，能量在存儲前和釋放后的形式相同，推遲了能量的作用時間，達到能量的時間轉移（特指能量存儲之后相對較長一段時間的時間轉移）。除了時間轉移，能量的空間轉移也可以有效解決能量供需不平衡問題，將存儲的能量運輸至其他區域或能源網絡釋放，能量在存儲前和釋放后可以是相同的能量形式也可以是不同的能量形式。

4.2量的快儲快釋

在能源互聯網中，新能源的大量接入會導致系統產生功率及頻率的波動。儲能可以快速跟蹤系統波動情況并及時吸收多余或補償短缺，平滑系統波動，提升系統穩定性。能量的快速存儲和快速釋放要求儲能系統具備快速啟停能力，響應時間在s級到ms級，同時還需具備相應的功率等級和容量等級。

4.3能量的保留備用

能源互聯網作為大型互聯系統，難免會有故障發生。當發生故障導致能量短缺時，儲能系統作為備用電源，可快速響應，并根據情況調整輸出功率，補償系統緊缺能量。儲能作為備用系統需要有快速響應能力，儲能容量要根據應用場景總功率等級來配置相應容量。此外，儲能系統還需具備能長時間或較長時間存儲能量的能力，以保證故障發生時能夠平穩供電至系統恢復。

結語

總而言之，電力儲能技術包含儲熱技術、電動汽車、電化學儲能等內容，在發展過程中，對于我國社會的可持續發展和國民經濟的增長意義重大。另外，隨著電力儲能技術在能源互聯網中的廣泛應用，在很大程度上也完善了我國傳統的能源結構體系，挖掘出了更多的新能源和可再生能源，為我國國民的生活提供了便利。因此，電力儲能技術在我國能源互聯網的構建方面還有著很大的發展空間。

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