分布式能源系統常用儲能技術研究

李文皓 華電（廈門）分布式能源有限公司

一、概述

經濟的飛速發展必然需要更多的能源供應，能源不足是全球各國普遍存在的問題。要滿足社會生產和發展的需要，新能源成為了現代能源供應的主力軍。而隨著全球對環保問題關注度的不斷提升，節能減排成為現代社會關注的熱點問題。在大力倡導節能減排的新形勢下，分布式能源系統應運而生。分布式能源系統自應用以來，其表現出的高效、穩定、節能減排的優勢使其受到越來越多的關注，并逐步推廣應用。但是，分布式能源的隨機性和間歇性，也是它的弱點所在。從應用實踐來看，無論其采取孤島運行的方式還是并網運行的方式，電壓和頻率都不可避免的會出現波動。應用儲能技術，不僅可以提高分布式能源系統調峰調頻的能力，而且在離網無縫切換時可以足量供應短時能量，提高系統穩定性。常用的儲能技術主要分為儲電、儲熱、儲冷三種主要類型，本文逐一對其進行分析。

二、常用儲能技術

（一）儲電技術

1.物理儲能技術。物理儲能常用的有空氣壓縮儲能、抽水儲能和飛輪儲能。空氣壓縮儲能主要是將負荷低谷時的剩余電力加以利用對空氣進行壓縮，空氣高壓狀態下密封在儲氣罐或者儲氣井中。在負荷高峰使將高壓壓縮的空氣釋放出來對汽輪機產生推動作用，使其生產電能?？諝鈮嚎s儲能優點在于經濟性好，安全耐用，但是對地形條件要求高。抽水儲能利用電站能量剩余，通過抽水作用，將電能轉換為勢能驅動水輪發電機發電補充高峰負荷的電能需求。相較于其它物力儲能技術，抽水儲能技術相對更加成熟，應用更為廣泛，但是其應用對地質和水文條件有很高的要求。飛輪儲能是物力儲能技術中儲能效率最高的，儲能率可達到90%甚至更高。飛輪儲能相當于物理方法儲存和釋放電能，常稱它為物理“電池”。飛輪儲能具有能量密度高、速率快等優點，但是其成本也相對更高。

2.電化學儲能技術。從目前應用來看，鉛蓄電池和鋰離子電池市場應用表現最好，這與它們產業基礎好有直接關系，而且成本上也具有明顯優勢。從發電系統到終端用電，電池系統都有良好表現，平滑負荷、耦合性好、輔助系統故障充氣、保證供電質量等等方面都得到高度的認可。

3.電磁儲能技術。常用超級電容器和超導電磁技術。直流電流流過超導線圈會產生磁場，超導電磁儲能就是把能量儲存在這個磁場中，這種儲能是長期的，而且幾乎沒有損耗，儲能效率很高。但是這種儲能技術成本高，應用經濟性也是需要考慮的問題。超級電容器是雙電層原理儲存電能，其特點是可以反復儲能，而且有很好的充放電可逆性，這是它優于電池的地方。在風電系統中，常常采取超級電容器和蓄電池混合搭配的方式，既節約成本，有可以實現功率優化配置。

（二）儲熱技術

1.顯熱儲熱。這種儲熱技術的重點在于儲熱材料，將其材料自身比熱容的特性發揮，利用溫度的變化放熱和蓄熱。這種儲熱技術的特點就是穩定性高，而且導熱性良好。顯熱儲熱材料有液體和固體，常見的如水、土壤、砂石等，適合應用于儲熱要求不高的領域。2.潛熱儲熱。其儲熱原理是材料兩相共存且保持著一種平衡的狀態，在相變過程中吸收或者釋放熱量。潛熱儲熱是現在關注度最高，應用最為廣泛的儲熱技術，這與潛熱儲熱材料的密度大有直接的關系，發展前景廣闊。高溫相變材料如熔鹽、金屬等，在發電站以及航天領域應用最廣，低溫相變材料躲在太陽能、空調系統中應用。

（三）蓄冷技術

1.水冰蓄冷。 水蓄冷是夜間冷水機組運行在水池內蓄冷工作，在高峰負荷時釋放冷量。水蓄冷的應用，將原有的水池加以利用，使得資源利用率提高，而且成本較低，不僅可以蓄冷，還兼具儲熱功能。冰蓄冷是在夜間低峰負荷時利用制冷機組進行制冰并儲存，高峰負荷時冰融化產生冷量釋放出來，減少空調系統的用電負荷。2.氣體水合物蓄冷。低溫高壓的條件下，氣體小分子和水分子結合，形成籠狀晶體，這種化合物非化學計量，為氣體水合物。這種蓄冷技術可以在高于水的冰點條件下結晶固化，這是其獨特的特點。這種蓄冷方式在現在空調系統中應用最為廣泛，而且受到高度的關注。在實際應用中，氣體水合物蓄冷常與冰蓄冷結合應用，不僅能夠提高空調系統的冷負荷適應能力，而且降低成本，投資回報率高。在樓宇型分布式能源系統中，可以將吸收制冷、冰蓄冷空調系統和蓄冰裝置釋冷等幾種方式共同調節，從而實現經濟效益最大化。

三、結語

隨著節能減排理念的深入人心，各個行業領域的運行和發展都逐漸以節能減排為基本要求條件之一。分布式能源系統自應用以來，就受到國內外的廣泛關注，研究逐漸深入，應用也日益廣泛。國家對于分布式能源系統也給予了高度的重視，在政策指引下，分布式能源系統市場需求量與日俱增，相應的儲能技術的關注度也越來越高。分布式能源系統發揮作用，關鍵在于儲能技術的應用，儲能設備與技術的地位不斷提升，逐漸向市場化運營邁進。儲能技術能夠提高電網對新能源的接納能力、調峰調頻、平滑波動、輸出優質電能，在我國大力發展分布式能源的大環境下，應用市場潛力巨大。我國儲能技術在處于初級探索階段，深入研究和開發儲能技術，學習和引進國外先進技術，完善儲能技術應用的相關規范制度，對于提高儲能技術水平，在分布式能源系統中發揮作用具有重要意義。