能源互联网背景下的电力储能技术展望刘一思
发表时间：2018-06-19T16:50:13.807Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：刘一思[导读] 摘要：电能存储技术是实现需求侧能量高效管理、有效提高可再生能源入网的关键技术，被认为是智能电网关键要素之一，其在电力系统中的应用涉及到“采、发、输、配、用、储”各个环节。

国核电力规划设计研究院北京市海淀区 100095 摘要：电能存储技术是实现需求侧能量高效管理、有效提高可再生能源入网的关键技术，被认为是智能电网关键要素之一，其在电力系统中的应用涉及到“采、发、输、配、用、储”各个环节。

大规模新能源发电和众多分布式可再生能源接入电网给电力系统运行与规划带来了新的问题和挑战。

储能是电力系统实现高比例新能源发电消纳不可或缺的资源。

在能源互联网中，燃料网、热力网、交通网、电力网几
大重要网络的联合运行、互通互补将成为趋势。

储能技术还可以在能源信息、应用运营层中起到举足轻重的作用，对于应用层各种能源业态的开展具有核心的支持作用。

关键词：能源互联网；电力储能；储能技术引言
随着应用领域的扩展，储能技术已被视为电力系统的又一重要组成部分。

近年来风电、太阳能发电等新能源技术的迅速发展带动了储能技术的研究，智能电网建设对于电能质量和供电稳定性的更高要求也将依托于储能技术的发展来实现。

随着智能电网的进一步建设、间歇性可再生能源人网需求的扩大，储能技术的研究和发展有待进步。

1能源互联网中储能技术现状能源互联网中存在大规模可再生能源发电送出和消纳、局域多能源系统灵活高效和经济运行、能源市场自由交易等应用需求，为储能技术提供了发展机遇。

电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，按照其具体方式可分为物理、电磁、电化学和热能储能四大传统类型。

其中一些储能技术可实现大规模的能量存储，在广域能源的调配中发挥重要作用，一些储能技术灵活高效并与用户需求紧密结合，是局域多能源系统中的必要元件。

1.1物理储能
物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等形式。

1.1.1抽水蓄能是目前电力系统中应用最为广泛、循环寿命周期最长、容量最大的一种储能技术，通过水泵将下水库的水抽送到上水库存储电能，通过上水库水流冲击水轮机组发电释放能量。

水蓄能电站技术成熟可靠，单位容量成本相对较低，在各国电力系统中不仅发挥了削峰填谷、黑启动、调频调相等作用，还能够优化电源结构、有效提高电网消纳新能源发电的能力。

1.1.2压缩空气储能电站在充电时用电力压缩空气并将其储藏在高压密封设施内，放电时释放高压气体驱动燃气轮机发电。

但其能量密度较低，并受岩层等地形条件的限制。

近几年，研究人员进一步优化热力循环，改变介质及其状态，开发出先进绝热压缩空气储能系统、液态空气储能系统、超临界压缩空气储能等多种新型的压缩空气储能系统。

这些新系统具有储能规模大、效率高、不需要大的储存装置等优点，可用于消纳新能源、削峰填谷、频率调节等。

1.1.3飞轮储能系统由一个圆柱形旋转质量块和通过磁悬浮轴承组成的支撑机构组成。

飞轮充电时运行于电动机状态，发电时运行于发电机状态。

飞轮储能的突出优点在于运行维护需求小、设备寿命长、环境友好，适用于高功率、短时间的场合。

其缺点主要在于受材料性能制约，单个飞轮的容量难以做大。

1.2电磁储能
电磁储能系统包括超导磁储能和超级电容器等。

1.2.1超导磁储能单元的能源来自于超导线圈中电流产生的磁场。

存储的能量能够近乎瞬时地通过功率变换系统释放至电力系统，并且可以根据电力系统的需要对储能线圈进行充放电。

超导磁储能具有快速响应特性、极高的储能效率、极长的循环寿命和较大的功率等显著优点，适用于暂态稳定控制和电能质量提升等场景。

1.2.2超级电容器采用多孔的碳或其他表面积很大的材料做电极，正负极板距离极小，可提高容量达2个数量级。

其与常规电容器相比具有更高的介电常数、更大的表面积或者更高的耐压能力。

1.3储热
储热技术大体可分为显热储能、潜热储能和化学储热3类。

显热储能通过提高介质的温度实现热存储。

潜热储能，即相变储能，利用材料相变时吸收或放出热量，目前以固—液相变为主。

与显热储能相比，相变储能具有较稳定的温度以及较大的能量密度。

化学储热利用可逆化学反应储存热能，可实现宽温域梯级储热，能量密度可达显热和潜热储能的１０倍以上。

化学储热技术要求储热介质具备可逆的化学反应，储热材料选择难度大。

目前储热技术仍以显热和潜热储能为主。

1.4氢储能
氢气是一种蓄能密度很高的物质，具有热值高、环保、无碳排放等优点，是优质的二次能源。

电解水制氢是一种成熟的制氢方法，其优点在于制氢纯度高，缺点在于成本很高，但是对于可再生能源丰富的地区，电解水不仅可以制得廉价的氢气，还可以实现资源的再生利用，因此利用新能源电解水制氢被认为是最有前景的技术之一。

1.5电化学储能
电化学储能安装灵活、响应速度快，在为电网提供功率服务和能量服务中都可起到重要作用。

其在抑制新能源发电快速波动、电网调频、微电网能量管理和稳定性支撑、分布式电源接入等方面具有显著的技术优势。

2储能技术在能源互联网下的应用作为能源互联网的重要元素之一，储能系统能够实现多种能源的融合运转。

物理储能、电磁储能和电化学储能本质上均为电力储能，即电能在富余时转化为其他形式的能量，在需要时再转化为电能。

而热能储能和制气储能则是“跨系统”的储能形式，热能和氢气、天然气等能源尽管也可以转化为电能，但是更多地直接满足热负荷和化工负荷。

因此，物理储能、电磁储能和电化学储能一般仅用于电力系统，而热能储能和制气储能可实现不同能源系统的互联。

3总结与展望
3.1储能系统对于能源互联网发展的促进作用主要体现在以下几个方面。

3.1.1提升新能源发电的电网友好性。

研究表明，配置储能可有效地提升电网的静态电压稳定性，进而能够提高风电场的接入容量。

未来对储能辅助新能源并网控制的研究将着重于储能有功和无功功率的优化控制，通过多目标的控制方案降低储能的使用成本。

3.1.2提升新能源发电的市场竞争力。

配置储能系统能够提升新能源在电力市场中的竞争力。

在各国逐渐降低新能源发电补贴的前提下，提高新能源在电力市场中的收益能够保证投资者对新能源开发的积极性。

3.1.3有助于缓解发电——用电之间的不平衡，延缓输变电设备的扩容投资，提高整体的社会效益。

储能还能够为电网运行提供调峰调频和无功支持等辅助服务。

3.2然而，储能系统充分发挥其效用还面临着诸多挑战，潜在的研究工作包含以下几个方面。

3.2.1储能系统的建模。

如何构建适用于实际的规划和运行控制的储能模型是值得深入研究的方向。

3.2.2考虑多类储能系统的协调规划问题。

如何在综合建模的基础上，充分协调各个系统的规划，并在规划中考虑各类储能的交互影响将是一个极其复杂的问题。

3.2.3储能资源的商业模式和市场机制。

储能包含多种能源形式，其成本效益、价格响应等涉及的因素非常复杂。

考虑多种类型储能的市场和价格机制是重要的研究方向，也是目前研究的薄弱环节。

参考文献
[1]孙宏斌，郭庆来，潘昭光，等.能源互联网：驱动力、评述与展望[J].电网技术，2015，39(11)：3005-3013.
[2]刘振亚．全球能源互联网［Ｍ］．北京：中国电力出版社，2015.
[3]程时杰.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析［J］.电力系统自动化，2013，37（1）：3-8.
[4]王振文，刘文华. 钠硫电池储能系统在电力系统中的应用［J］. 中国科技信息，2006（13）: 41-46.
[5]张字，俞国勤，施明融，等. 电力储能技术应用前景分析［J］. 华东电力，2008，36（4）：91-93.。