新型儲能技術(shù)領(lǐng)域系列評價性綜述工作新型儲能技術(shù)進展與挑戰(zhàn)III：儲能集成技術(shù)、安全技術(shù)和系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度

摘 要：新型儲能日益成為中國建設(shè)新型能源體系和新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，已成為中國經(jīng)濟發(fā)展的新動能。與之相應(yīng)，新型儲能技術(shù)的相關(guān)研究也在快速發(fā)展。開展了該領(lǐng)域的系列評價性綜述工作，共分為電化學(xué)儲能技術(shù)、物理儲能與儲熱技術(shù)、儲能集成技術(shù)、安全技術(shù)和系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度3個部分，對各類新型儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域、最新研究進展及局限性等問題進行了全面系統(tǒng)的對比分析，并進一步探討了儲能集成技術(shù)、安全技術(shù)、系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度等儲能系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢。第3 部分為新型儲能技術(shù)進展與挑戰(zhàn)，重點對儲能集成技術(shù)、安全技術(shù)和系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度中的高壓級聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)、分布式溫度監(jiān)測技術(shù)、浸沒式液冷技術(shù)、高效的優(yōu)化算法等技術(shù)進展進行綜合分析與討論。

關(guān)鍵詞：儲能集成技術(shù)；儲能安全技術(shù)；儲能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度；多元儲能技術(shù)

中圖分類號：TK02 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0" 引言

儲能集成技術(shù)是實現(xiàn)儲能技術(shù)本體走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵。近年來，高壓級聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)倍受行業(yè)推崇。高壓級聯(lián)技術(shù)通過級聯(lián)多個儲能單元，提高儲能系統(tǒng)電壓等級，實現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換與傳輸，顯著增強儲能系統(tǒng)性能[1]。構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)以儲能逆變器構(gòu)建支撐大電網(wǎng)的電壓源，增強儲能系統(tǒng)穩(wěn)定性，優(yōu)化新能源消納水平[2]。數(shù)智化技術(shù)利用大數(shù)據(jù)、人工智能，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的智能化管理與優(yōu)化[3]。數(shù)字孿生技術(shù)則通過構(gòu)建虛擬模型，提升儲能系統(tǒng)的安全性、診斷能力、運行效率[4]。這些技術(shù)共同推動儲能集成技術(shù)向更高效、智能、安全的方向發(fā)展。

儲能安全技術(shù)是保障儲能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)。隨著鋰離子電池儲能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其安全問題也日益凸顯。為了確保儲能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，必須實施一系列的安全防護措施。實時監(jiān)測儲能系統(tǒng)內(nèi)的氣體、各部分設(shè)備的溫度等參數(shù)，減少監(jiān)測盲點，及時發(fā)現(xiàn)故障和異常高溫，預(yù)防熱失控和火災(zāi)[5]，可有效提升儲能系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時，液冷技術(shù)和直冷技術(shù)的發(fā)展，有效提升了儲能設(shè)備的冷卻效能，進而提升儲能系統(tǒng)的整體安全性[6]。在儲能消防方面，也出現(xiàn)一些新的趨勢，比如：一方面，從儲能系統(tǒng)引發(fā)火災(zāi)事故的處理方式來看，目前的趨勢傾向于首要任務(wù)是控制火勢，而非撲滅火災(zāi)；另一方面，由于電池模組燃燒測試的結(jié)果和實際安全問題之間存在較大差異，開展更大規(guī)模集裝箱滅火、爆炸和有毒物質(zhì)測試的工作也應(yīng)提上日程[7]。

儲能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度是確保新型電力系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定、可靠運行的先決條件。儲能技術(shù)不僅用于電力調(diào)峰、抑制新能源電力系統(tǒng)中傳輸功率的波動性，還可顯著提升電能質(zhì)量和系統(tǒng)經(jīng)濟性，而上述能力的實現(xiàn)也取決于合理的規(guī)劃與調(diào)度[8]。儲能系統(tǒng)能有效減少系統(tǒng)網(wǎng)損，優(yōu)化資源配置，顯著提高電力系統(tǒng)的新能源利用率。多元儲能技術(shù)，比如：電池、超級電容器等，通過其互補性優(yōu)勢，可為綜合能源系統(tǒng)提供更高效的能源管理方案[9]。但是，儲能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如：復(fù)雜的多時間尺度的儲能系統(tǒng)規(guī)劃、多元儲能系統(tǒng)的集成和協(xié)同運行等。因此，需要持續(xù)開拓儲能系統(tǒng)規(guī)劃與調(diào)度研究的邊界，與動態(tài)過程及其運行仿真深度結(jié)合，以提高規(guī)劃調(diào)度設(shè)計對儲能系統(tǒng)實際設(shè)計和運行的指導(dǎo)作用。

基于上述3個方面，本文針對其中的高壓級聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)、分布式溫度監(jiān)測技術(shù)等進行討論。

1" 儲能集成技術(shù)

1.1" 高壓級聯(lián)技術(shù)

高壓級聯(lián)技術(shù)，作為無并聯(lián)結(jié)構(gòu)的高效儲能解決方案，通過革新電力電子設(shè)備設(shè)計，可直接接入6～35 kV并網(wǎng)電壓，無需經(jīng)過變壓器，顯著降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提升效率，縮短儲能系統(tǒng)的響應(yīng)時間。此外，該技術(shù)能夠最大限度地減少或消除電池簇的并聯(lián)情況，使各個電池簇之間盡量和完全相互獨立；減少或消除環(huán)流現(xiàn)象，改善電池一致性，延長其循環(huán)壽命。

目前，已有多個高壓級聯(lián)儲能項目成功投入運營，包括：1）南方電網(wǎng)儲能股份有限公司（下文簡稱為“南網(wǎng)儲能”）在佛山市部署的寶塘300MW/600MWh儲能項目[10]，該項目的儲能系統(tǒng)采用了組串式、雙極式、單極式、低壓級聯(lián)和百兆瓦級高壓級聯(lián)直掛式儲能系統(tǒng)5種連接方式，其中，百兆瓦級高壓級聯(lián)直掛式儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1[11]所示，圖中：L為電感；ia、ib、ic分別為a相、b相、c相交流電；IGCT為集成門極換流晶閘管；usa、usb、usc分別為電網(wǎng)側(cè)a相、b相、c相電壓；uao、ubo、uco分別為變換器a相、b相、c相輸出電壓。2）華電國際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠的101MW/206MWh儲能項目，采用了“高壓級聯(lián)+集中液冷”技術(shù)。3）南網(wǎng)儲能河北保定10kV/6MW大容量高壓級聯(lián)電池儲能電站則結(jié)合了可移動設(shè)計。4）湖南邵陽綏寧電化學(xué)儲能項目首次大規(guī)模采用全液冷熱管理的35 kV高壓直掛儲能系統(tǒng)。高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)可有效解決大規(guī)模新能源場站并網(wǎng)后的穩(wěn)定性問題，改善電網(wǎng)對新能源的接納能力。

作為一種新的技術(shù)路線，高壓級聯(lián)方案也面臨多個技術(shù)挑戰(zhàn)，需要進一步驗證。高壓級聯(lián)方案每相電壓都是35 kV，電磁環(huán)境惡劣，對電池管理系統(tǒng)（BMS）控制提出更高要求；35 kV儲能系統(tǒng)中，直流側(cè)和交流側(cè)位于在同一位置，運維難度加大，存在一定的安全風(fēng)險；在高電壓等級，高能量密度條件下，儲能系統(tǒng)的熱管理和安全防護技術(shù)也需要進一步考慮和升級。

當(dāng)前，高壓級聯(lián)方案的滲透率依然較低，需要通過更多項目驗證其可靠性和穩(wěn)定性。從項目成本來看，采用高壓級聯(lián)方案的儲能項目的投資成本與傳統(tǒng)項目成本逐漸相近，預(yù)示著這一技術(shù)在未來市場中具有較大的競爭力和應(yīng)用潛力。

1.2" 構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)

構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的核心在于其可通過儲能逆變器建立起支持大電網(wǎng)穩(wěn)定運行的電壓源，能快速調(diào)節(jié)頻率和電壓、增加慣量和短路容量支撐、抑制寬頻振蕩，從而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性[12]。2023年，科華數(shù)能科技有限公司（下文簡稱為“科華數(shù)能”）在寧夏回族自治區(qū)百兆瓦級共享儲能項目開展構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)應(yīng)用，助力弱網(wǎng)地區(qū)實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型電力支撐，采用虛擬同步發(fā)電機技術(shù)，可以通過復(fù)制同步電機的行為和性能來加強電網(wǎng)，實現(xiàn)快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻振蕩等效果。提升新能源發(fā)電和新型儲能抗干擾、主動支撐等涉網(wǎng)能力，積極創(chuàng)新構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)，推動新能源發(fā)電從并網(wǎng)向構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)變。2022年，科華數(shù)能為伊拉克石油部電力部提供了“光儲柴構(gòu)網(wǎng)型微網(wǎng)”解決方案，其采用構(gòu)網(wǎng)型儲能結(jié)合弱電網(wǎng)特征的“光伏逆變器+柴發(fā)”模式，構(gòu)建了微網(wǎng)。湖北省荊門市新港區(qū)50MW/100MWh高橋儲能項目采用了構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器，并通過構(gòu)網(wǎng)型控制策略實現(xiàn)功率自同步，驗證了高比例新能源接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)中的多時間尺度功率支撐應(yīng)用的有效性。

1.3" 數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)是儲能技術(shù)提升其能效和安全性的關(guān)鍵路徑之一，儲能電池的數(shù)智化發(fā)展方向如圖2[4]所示。

山東省泰安市350 MW壓縮空氣儲能創(chuàng)新示范項目計劃通過數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)該項目全生命周期內(nèi)的智能遠(yuǎn)程監(jiān)測和診斷，提前識別和化解潛在風(fēng)險，節(jié)約用戶成本。南網(wǎng)儲能在廣東省五華市的70MW/140MWh寶湖儲能電站項目[13]采用了高效智能風(fēng)冷和浸沒式液冷兩種高能量密度的1500 V磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)，配備了秒級數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的智能能量管理控制系統(tǒng)，并利用智慧儲能數(shù)字化運營管控平臺實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能運維和運行輔助決策。

在電化學(xué)儲能領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)通過結(jié)合電池安全失效和壽命衰退機理，利用人工智能訓(xùn)練得到電池的高精度數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)精確的風(fēng)險預(yù)警和老化狀態(tài)預(yù)測，確保監(jiān)測無盲點，并全面覆蓋預(yù)測需求[14]。此外，通過采集融合了歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)（包括：電力發(fā)輸配用、電力市場、網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)和電力政策等），以及發(fā)電預(yù)測、工況辨識和故障診斷的仿真數(shù)據(jù)，規(guī)范異構(gòu)數(shù)據(jù)表達(dá)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，建立數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對多運行主體的多尺度異構(gòu)數(shù)據(jù)的全面采集、存儲、管理及共享，將多類型物理實體及其運行過程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)表達(dá)，推動多模態(tài)模型的迭代和應(yīng)用服務(wù)的優(yōu)化。儲能電站數(shù)智化管控架構(gòu)如圖3[4]所示。

2" 儲能安全技術(shù)

鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全性是其發(fā)展過程中的關(guān)鍵制約因素。電池?zé)崾Э厥侵鸽姵貎?nèi)部產(chǎn)生了不可停止的自放熱連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電池溫度急劇升高，最終可能發(fā)生著火甚至爆炸。電池?zé)崾Э氐闹饕T因包括機械濫用、電濫用和熱濫用3種情況，如圖4所示。在這3種情況下，電池極易發(fā)生熱失控，造成安全事故。機械濫用是指電池受到碰撞、擠壓、針刺等影響后，其內(nèi)部會發(fā)生短路或漏液等情況，在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中機械濫用發(fā)生的概率較小；電濫用是指電池內(nèi)外部發(fā)生短路、過充、過放等情況，導(dǎo)致電池大量產(chǎn)熱；熱濫用是指電池使用溫度過高，從而造成電池短路，引發(fā)熱失控。熱濫用是大規(guī)模儲能系統(tǒng)發(fā)生安全事故的主要因素，其產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，即會由機械濫用和電濫用發(fā)展而來，也會因外部溫度過高而發(fā)生。

在電池?zé)崾Э爻跗?，其?nèi)部隔膜可能由于析出的鋰，而遭到刺穿，或因高溫而發(fā)生分解，導(dǎo)致電池內(nèi)部輕微短路[15]。但電池?zé)崾Э厥且粋€“雪崩”的過程，其初期特征不明顯，若抑制不及時，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生更加劇烈的反應(yīng)，導(dǎo)致電池容量下降、溫度升高，最終發(fā)生真正的熱失控。

溫度是電池運行過程中最基本的表征參數(shù)[16]。電池發(fā)生故障時，溫度通常會隨之發(fā)生異常變化。提高溫度檢測準(zhǔn)確度和擴大檢測范圍，有助于及早發(fā)現(xiàn)前期的微小故障，及時采取對應(yīng)措施，避免熱失控的發(fā)生。

光纖測溫技術(shù)在儲能領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)的熱電偶測溫，光纖不受電磁干擾的影響，1根光纖上可以設(shè)置成百上千測點，電池包的線路布局可簡化，可實現(xiàn)全覆蓋電池測溫，電池包及電池艙光纖測溫示意圖如圖5所示。光纖測溫的精確度與電偶測溫相近，響應(yīng)速度取決于光纖長度，光纖越長，響應(yīng)時間越長。在能夠保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，仍然能夠做到秒級響應(yīng)。目前，光纖測溫的研究大部分集中在單體電池或小型電池模組方面，缺少儲能系統(tǒng)級別的研究。

除了預(yù)防熱失控，維持儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池溫度穩(wěn)定、均衡也至關(guān)重要。由于儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池分布密集，散熱問題尤為嚴(yán)重，且電池單體之間存在差異性，導(dǎo)致其溫度不一致，對儲能電站的安全運行構(gòu)成威脅。浸沒式液冷技術(shù)提供了解決方案，通過將電池浸沒在儲能系統(tǒng)內(nèi)部絕緣、高閃點、導(dǎo)熱系數(shù)高的浸沒液中，且浸沒液保持流動狀態(tài)，及時帶走電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量，保證電池溫度的穩(wěn)定性和單體之間溫度的一致性，如圖6所示。

只有提高鋰離子電池的安全性能，才能推進儲能領(lǐng)域的高速發(fā)展[17]。相比于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池通常具有更高的能量密度，并且由于降低了液體電解質(zhì)泄漏和易燃風(fēng)險，而提高了安全性。然而，固態(tài)電池技術(shù)目前仍面臨很多挑戰(zhàn)，固液混合電池在現(xiàn)有的液態(tài)電池技術(shù)基礎(chǔ)上保留了部分電解液，電池的機理與傳統(tǒng)鋰離子電池區(qū)別較小，固液混合電池雖然能夠提升比能量，但會降低電池倍率，影響充電和循環(huán)壽命。全固態(tài)電池雖然有極高的能量密度和安全性能，但因成本高昂而難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

此外，聲紋識別技術(shù)在儲能安全檢測診斷領(lǐng)域的逐步推廣應(yīng)用，儲能行業(yè)聲紋在線監(jiān)測裝置標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)逐步完善。但仍存在一些問題，比如：無法識別特征同頻噪聲、無法識別多個特征同時發(fā)生。需要利用大數(shù)據(jù)驅(qū)動訓(xùn)練特征提取模型，對同時觸發(fā)的多個特征進行相似性提取識別，實現(xiàn)聲紋識別技術(shù)在儲能安全檢測領(lǐng)域的深度應(yīng)用[18]。

3" 儲能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度與多元儲能技術(shù)

儲能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度是確保新型電力系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定、可靠運行的關(guān)鍵因素。在新型電力系統(tǒng)中，儲能技術(shù)主要應(yīng)用于電力調(diào)峰、抑制新能源電力系統(tǒng)中傳輸功率的波動性、提升電能質(zhì)量和系統(tǒng)經(jīng)濟性等方面，具體應(yīng)用場景如圖7所示。通過對儲能系統(tǒng)進行合理規(guī)劃與調(diào)度，可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損、實現(xiàn)削峰填谷，進而推動儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

當(dāng)前，儲能系統(tǒng)規(guī)劃相關(guān)研究主要集中在規(guī)劃目標(biāo)、優(yōu)化算法和應(yīng)用場景3個方面。儲能系統(tǒng)規(guī)劃的主要目標(biāo)涵蓋系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性及新能源利用率，如圖8所示。

在規(guī)劃目標(biāo)方面，蔡福霖等[19]以提升新能源消納能力為目標(biāo)，對集中式和分布式儲能系統(tǒng)進行了協(xié)同規(guī)劃研究；房珂等[20]以優(yōu)化成本效益為目標(biāo)，計及長期儲能的技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)，對長期儲能面向低碳電力系統(tǒng)進行優(yōu)化規(guī)劃；孟源等[21]在風(fēng)光儲聯(lián)合項目的規(guī)劃中，引入了“機會約束”和“N-1安全約束”，以確保項目選址定容的安全性。

隨著規(guī)劃模型日益復(fù)雜化，研究人員不斷尋求更高效的優(yōu)化算法。Li等[22]基于混沌優(yōu)化的改進二進制粒子群優(yōu)化算法，對分布式發(fā)電儲能的雙層規(guī)劃模型進行交替迭代，以實現(xiàn)最優(yōu)聯(lián)合規(guī)劃；陳乾等[23]提出凸包自適應(yīng)優(yōu)化算法，以解決區(qū)域熱網(wǎng)管道流量變化導(dǎo)致蓄熱規(guī)劃模型非凸的問題；Wang等[24]采用基于精英保留策略的遺傳算法對考慮混合儲能差異化特征的綜合能源系統(tǒng)進行規(guī)劃。

儲能系統(tǒng)規(guī)劃方法與應(yīng)用場景也密切相關(guān)。Zhang等[25]針對住宅電動汽車充電站，建立充電負(fù)荷和居住負(fù)荷的模糊響應(yīng)模型，實現(xiàn)了光伏發(fā)電和儲能協(xié)同規(guī)劃；Bazdar等[26]對在城市建筑間采用新興絕熱空氣壓縮儲能系統(tǒng)進行規(guī)劃分析，驗證了其實際建設(shè)的可行性；Wang等[27]以工業(yè)園區(qū)為例，探索租賃儲能新模式，以進一步進行規(guī)劃研究。

多元儲能技術(shù)的優(yōu)化調(diào)度也是綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域的熱門研究方向。

從優(yōu)化目標(biāo)角度出發(fā)，朱永強等[28]將由電池和超級電容器組成的多元儲能系統(tǒng)加入到微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度中，考慮多元儲能運行的經(jīng)濟性，提出了一種基于動態(tài)規(guī)劃-遺傳算法實現(xiàn)實時調(diào)度的方法。在平抑新能源并網(wǎng)波動方面，劉曉燕[29]在已有的關(guān)于多元儲能技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，針對調(diào)度中存在的多元儲能系統(tǒng)內(nèi)部能量調(diào)度方面的問題，運用了模型預(yù)測控制和動態(tài)規(guī)劃，限制發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)功率波動的范圍。在調(diào)峰調(diào)頻方面，李軍徽等[30]提出了一種獨立儲能協(xié)同參與調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)的經(jīng)濟調(diào)度方法，以儲能電站收益為目標(biāo)，通過對比優(yōu)先調(diào)峰或優(yōu)先調(diào)頻，顯示出協(xié)同調(diào)度在收益方面的提升程度。

在風(fēng)電消納方面，Hao等[31]基于熱流法構(gòu)建了包含儲熱機組在內(nèi)的系統(tǒng)統(tǒng)一潮流模型，優(yōu)化了包含儲熱單元的各組件的發(fā)電和供熱調(diào)度。在系統(tǒng)可靠性方面，Wang等[32]分析了棄風(fēng)、運營成本與減排問題之間的內(nèi)在沖突，加入系統(tǒng)可靠性相關(guān)指標(biāo)，運用多目標(biāo)粒子群算法實現(xiàn)儲能的優(yōu)化調(diào)度。

從多時空尺度優(yōu)化運行策略出發(fā)，馬振祺等[33]針對多能耦合系統(tǒng)提出了“日前+日內(nèi)+實時”3時間尺度的階段優(yōu)化調(diào)度策略，利用混合儲能平滑波動，改善了其功率響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上，Li等[34]考慮空間尺度特性，針對不同社區(qū)利用多維能量實現(xiàn)供需平衡的情況，對電熱冷氣儲能系統(tǒng)建模，提升了綜合能源系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。

從算法選擇上看，Lu等[35]在基于多智能體深度強化學(xué)習(xí)的算法框架下，通過對儲能系統(tǒng)交換功率進行合理調(diào)度，實現(xiàn)了大規(guī)模主動配電系統(tǒng)的分區(qū)優(yōu)化和運營成本的降低。Liang等[36]運用了雙延遲深度確定性策略梯度算法，訓(xùn)練代理進行能源優(yōu)化管理，通過實時調(diào)度電池、儲氫等裝置，最大化實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的目標(biāo)。

綜上，儲能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度的優(yōu)化目標(biāo)和算法在不斷完善，應(yīng)用場景逐漸豐富，多元儲能技術(shù)在多能耦合系統(tǒng)中的應(yīng)用研究及多時空尺度下的協(xié)同運行取得了進展。然而，現(xiàn)階段中國在大容量儲能系統(tǒng)的規(guī)劃方面仍有發(fā)展空間，且多元儲能技術(shù)的系統(tǒng)集成和協(xié)同運行面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，儲能的市場定位和價值評估有待進一步明確。此外，儲能系統(tǒng)的大規(guī)模配置需要考慮安全因素和環(huán)境的影響[37]。因此，面對技術(shù)成熟度、系統(tǒng)集成、市場機制和安全環(huán)境等方面的挑戰(zhàn)，需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，通過多元化技術(shù)布局、規(guī)模與布局優(yōu)化、多時間尺度調(diào)度、技術(shù)經(jīng)濟性分析和政策市場機制的制定，實現(xiàn)儲能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展和電力系統(tǒng)的高效運行。

儲能技術(shù)在應(yīng)用層面展現(xiàn)出顯著的差異性，如圖9所示。隨著新能源滲透率提高，未來儲能系統(tǒng)將逐步呈現(xiàn)分化趨勢，長時儲能技術(shù)、電網(wǎng)支撐型儲能技術(shù)將具備更大的發(fā)展空間，儲能技術(shù)也將更多應(yīng)用在一些特殊場景中，比如：大型載具、宇宙空間、海洋等，這些需求和場景將為不同儲能技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的空間。

4" 總結(jié)與展望

本文針對新型儲能技術(shù)目前的進展與面臨的挑戰(zhàn)，從儲能集成技術(shù)、儲能安全技術(shù)和儲能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度3方面進行了分析。新型儲能技術(shù)正朝著高安全、低成本、大容量、高效率的方向發(fā)展，未來將更加注重數(shù)字化、智能化、綠色化、集中式與分布式并舉，從而在促進新能源消納、實現(xiàn)能源體系轉(zhuǎn)型、提高能源利用效率、減少環(huán)境污染等方面發(fā)揮重要的作用。

展望未來，隨著新能源滲透率的進一步提升，儲能系統(tǒng)的應(yīng)用將更加多元化，特別是在長時儲能技術(shù)、電網(wǎng)支撐型儲能技術(shù)方面，將擁有更大的發(fā)展空間。同時，儲能技術(shù)也將在特殊場景如大型載具、宇宙空間、海洋等領(lǐng)域展現(xiàn)其獨特的應(yīng)用潛力，為不同儲能技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的空間。

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ADVANCES AND CHALLENGES IN NOVEL ENERGY STORAGE TECHNOLOGY III：ENERGY STORAGE INTEGRATION TECHNOLOGY，SAFETY TECHNOLOGY，AND SYSTEM"PLANNING AND SCHEDULING

Ju Xing，Xu Chao，Hao Junhong，Song Jifeng，Teng Wei，Tian Huajun，Zhao Haisen，Chen Zhe，Wang Tianhu，Liao Zhirong，Du Xiaoze

（Beijing Laboratory of New Energy Storage Technology，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

Abstract：Novel energy storage is progressively becoming a critical technology for China in constructing a new energy system and a novel power system，acting as a new engine for China's economic growth. In tandem，research on related novel energy storage technologies is developing swiftly. A series of review paperwork are conducted，which are divided into three parts：electrochemical energy storage technology，physical energy storage and thermal storage technology，and storage scheduling and planning. It provides a comprehensive and systematic comparative analysis of the application areas，recent research advancements，and limitations of various novel energy storage technologies，while further discussing the challenges and development trends in storage system-related fields such as integration，safety，and planning and scheduling. This paper is the third part of the review work，which focuses on advances and challenges in novel energy storage technologies. It particularly emphasizes a comprehensive analysis and discussion of the technological progress in the areas of storage integration，safety，and planning，including high-voltage cascaded technology，grid-forming energy storage technology，digitalization and digital twin technology，distributed temperature monitoring technology，immersion liquid cooling technology，and efficient optimization algorithms. This demonstrates a comprehensive approach towards advancing energy storage technologies，addressing both technological and systemic challenges to ensure their effective integration and operational safety within China's evolving energy landscape. This approach is pivotal for supporting the country's transition towards a more sustainable and resilient energy system.

Keywords：energy storage integration technology；energy storage safety technology；energy storage system planning and scheduling；diversified energy storage technology

基金項目：國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目（51821004）

通信作者：杜小澤（1970—），男，博士、教授，主要從事工程熱物理和儲能系統(tǒng)方面的研究。duxz@ncepu.edu.cn