浅谈能源互联网储能节能技术发展及应用

刘彦婧

【摘 要】能源紧缺是各国面临的巨大挑战，智能电网的建设是各国电力发展的必然趋势，伴随着物联网技术、“互联网+”技术等发展壮大，能源互联概念应运而生。能源的存储技术是缓解能源危机的重要方面，国家电网在对未来储能技术方案方面还未有一个完整的定论。本文就储能技术做了深入研究，分析比较，总结了储能技术的发展特点，指出了未来储能技术的发展方向和应用范围。并对能源的分析和节约技术做了研究探讨，对应用能源互联网技术实现经济创收，缓解能源危机等方面有一定的参考价值。

【关键词】能源互联网；节能技术；储能技术；节能创收

The Development And Application of Energy Saving Technology And Energy Storage Technology About Energy Internet

LIU Yan-jing

（State Grid Tianjin Electric Power Co.，LTD. Jixian Power Supply Company. Tianjin 300000，China）

【Abstract】Energy shortage is a great challenge to all countries， the construction of smart grid is the inevitable trend of the development of the power of the country， along with the development of Internet technology， Internet + technology and so on. Energy storage technology is an important aspect to ease the energy crisis， the national power grid in the future energy storage technology program has not been a complete conclusion. In this paper， the energy storage technology has been studied， the analysis and comparison， the development characteristics of the energy storage technology， and the development direction and the application range of future energy storage technology are pointed out. And the research on energy saving and energy saving technology is discussed， which has a certain reference value for the application of energy Internet technology to achieve economic income， alleviate the energy crisis and so on.

【Key words】Energy Internet； Energy Saving Technology； Energy shortage Technology； Create Income by Energy Saving

0 引言

随着能源消耗的增加和不可再生能源的缺乏，能源供应短缺或将成为全球最大的挑战之一[1][2]。为了应对能源危机，各国积极研究新能源技术，特别是太阳能，风能，生物能等可再生能源。可再生能源存在地理上分散、生产不连续、随机性、波动性和不可控等特点。传统电力网络的集中统一的管理方式， 难于适应可再生能源大规模利用的要求。对于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集， 就地存储， 就地使用”[3]。

随着互联网技术的成熟，信息技术与可再生能源相结合形成的能源互联网为未来能源发展提供了可行的技术方案，对智能电网、分布式发电、微网研究等各个领域起着重要的理论意义和实用价值。

能量的存储和节约技术是能源互联网的重要组成部分，如何发展储能节能技术，并将其很好地应用于实践，实现经济价值或创收是能源互联网研究与发展的一个重要课题。

1 能源存储技术现状

能源存储主要指电能的存储，即将电能通过某种装置转换成其他便于存储的能量高效存储起来，在需要时，可以将所存储的能量方便地换成所需形式能量的一种技术。它包括两个方面的内容，一是高效大容量存储能量的方法，二是快速高效的能量转换。目前发展较为成熟的能源存储技术可分为三大类：电化学储能、机械储能、电磁储能[4][5]。

1.1 电化学储能

化学储能即利用可双向进行的化学反应，配合恰当的两极材料，在特殊环境下进行能量双向转化，被誉为改变未来世界的十大科技之首[6]。其产品主要包括铅酸电池、锂电池、燃料电池等。化学储能是使用最多最广泛的一种储能方式，使用方便，产品种类多，循环使用次数，并且电能转化效率高等优点。

1.2 机械储能

机械储能也称为物理储能，利用天然资源来实现储能，其能量转换过程中涉及到势能、动能的转换，是一种间接储能方式。其储能方式主要表现为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、高温熔盐储能等。尽管机械储能转换效率不高，但绿色环保，循环次数高。

1.3 电磁储能

电磁储能分为超级电容储能和超导储能两大类，超级电容储能利用活性炭的特殊结构和电解质组成的特殊结构获得大容量，尽管成本较高，但其预期特性明显优于蓄电池，寿命长，能量密度高等，是较理想的储能介质。超导储能装置利用超导线圈产生的磁场实现电磁相互转化，从而实现充放电，其能量损耗非常小，对环境不产生影响。但超导储能条件要求较高，技术发展缓慢，应用起来比较困难。

2 基于能源互联网的储能技术发展

2.1 储能技术特性分析

现有的几种储能技术发展时间、成熟程度、表现方式和适用范围均各有所不同。尽管机械储能最为清洁环保，但一般用于大规模储能领域，对于具有分布式特点的能源存储来说，并不适用，未来能源互联网的储能很难采取这种方式。电磁储能的两种储能方式在价格上没有竞争力，不能达到解决能源存储问题的同时不对经济产生影响的目的，并且电磁储能技术发展缓慢，距离推广应用阶段尚有很大的距离。而电化学储能技术发展历史悠久，价格低廉，适用范围极广，并且电化学储能有良好的技术基础，能够快速发展并适应分布式能量的存储。从能源互联网架构及特性，其存储技术发展也有一定的特性和适用范围。

2.2 基于能源互联的储能技术特性

从能源互联网的工作机制来看，能源互联是将大量由分布式能量采集装置， 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来， 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。所以基于能源互联网的能源存储应当具有就地性和对环境高适应性，应当对地理位置没有特殊要求，能够在各个区域投入使用，可适应各种环境，方便对风、光、热等转化后的能量的存储。

能源互联网的出现是为了更好地解决能源危机，保障及促进经济的发展，所以基于能源互联网的储能在成本上需要控制得当，不能以牺牲经济利益为代价，否则将背道而驰。基于能源互联网的能源存储应当具有价格低、转换率高、能量密度高、环保友好的特性。

随着能源互联的深入，其服务范围不仅仅是电网及相关单位，而是能源的真正使用者例如企业、工厂、家庭等，而储能和节能服务的受益者也将细化到用电单位级别，相应的储能产品运行环境复杂，客户需求广而需求种类多，基于能源互联网的储能技术应当有非常高的安全性和可靠性，并且储能量与工作方式灵活多变，适应性强。

3 节能技术创收模式

能源互联网的最终目的是保障和促进经济的发展，其架构下的储能技术与节能技术的产物最终还要实现一定的经济价值，无法实现经济价值或创收的技术，是没有研究价值与前景的。未来节能技术实现创收是建立在能源互联的基础上，以大数据技术应用为依托的。其受益者是电能消耗的基本单元例如家庭、楼宇、商场、企业、工厂等。

3.1 节能技术发展现状

通过对节能进行相关文献检索不难看到，关于节能的研究始于19世纪80年代，并且愈演愈烈，在2010年其研究相关文献数多达24万余篇，其研究趋势也从工程节能逐渐细化到装备节能、工序节能灯，例如油气田节能、炼油化工节能、建筑节能、空调节能、电灯节能等，凡是耗电的装备技术都有进一步节能的空间。

随着能源互联网的深入和完善，能源节约技术也将掀起新一轮的研究与探索热潮，未来节能模式和节能方法也将随着能源互联的步伐逐步改变。

3.2 基于能源互联的节能创收模式

未来节能创收将产生巨大的经济效益，其商业模式大致分为四个层次：基础装置层，建模层，管理控制层，反馈层。

基础装置层是基础装置安装，是整个系统的硬件单元，用于耗能数据的测量及采集。这是能源节约的前提基础，全面掌握能源消耗的产生，才能对其进行改善。

建模层是对基础装置层的成果数据进行分类处理，从各个方面对能耗的特征加以分析，并能在一定方面给予能耗预算、资源消耗预算供参考。

管理控制层是在前两者基础上，对受益单位的用电设备或用电动作加以规范或优化，是实现节能创收的关键，通过合理规划能耗设备的耗能时段、优化耗能工序等，实现能耗下降，其创收即能耗差价。

反馈层的作用是对管理控制层的能耗管理效果进行分析，通过将管理控制层动作前后的基础装置层的数据结果进行分析对比，得出能耗改善综合评价，帮助优化建模，完善能耗管理机制。

除此之外，该模式可有助于刺激节能产品的研发与应用，为节能技术提供研究数据，帮助客户科学合理地选择和使用耗能设备。

3.3 节能创收的条件和基础

节能创收是建立在能耗测量技术、建模分析技术、互联网+技术发展、大数据技术发展及应用等的基础上的。节能创收模式的出现基于能源互联网的不断完善和深入，能源存储网络改革与优化。

4 结语

本文围绕能源及相关研究的发展趋势做了简述，提出能源存储技术和节能技术的重要性。分别对目前储能技术和节能技术发展现状进行了研究总结，结合能源互联网的发展特性，对基于能源互联网架构下的储能技术特性做了总结，提出基于能源互联网架构的节能技术创收模式并进行分析。随着能源互联的不断深入，智能电网的建设及完善，能源存储和节约技术必将迈进一个新时代。

【参考文献】

[1]江泽民.对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报，2008（3）：6-20.

[2]张丽峰.中国新能供求预测模型及发展对策研究[D].2006，04.

[3]张海龙.中国新能源发展研究[D].吉林大学，2014.

[4]骆妮，李建林.储能技术在电力系统中的研究应用[J].2012（02）：77-85.

[5]王承民，孙伟卿，衣涛，等.智能电网中储能技术应用规划及其效益评估方法综述[J].中国电机工程学报，2013（03）：62-70.

[6]陈玉和.储能技术发展概况研究[J].能源研究与信息，2012，28（03）：147-152.

[责任编辑：王伟平]