在能源互联网背景下的电力储能技术

李小沛　赵立斌

摘要：随着我国社会的发展和科学技术的进步，我国的新能源产业也迈上了新的台阶。越来越多的新能源和可再生能源走进了我国国民的日常生产生活。电力储能技术作为建立智能电网和能源互联网的关键技术，也取得了较大的发展。論文对能源互联网背景下的电力储能技术进行了探讨。

关键词：能源互联网;内容;电力储能技术

引言

我国社会的发展进步和国民经济的增长都离不开能源的支持，尤其是在能源较为紧缺的当今时代，发展可再生能源也逐渐成为我国能源发展的方向和目标。各种新能源项目的持续增加，在一定程度上也对我国电网的稳定运行带来了很大的挑战。在能源互联网背景下发展电力储能技术已经成为保证电网安全稳定运行的重要战略措施。基于此，下文就能源互联网的发展现状、电力储能技术的主要内容和能源互联网背景下的电力储能技术进行了简单分析。

1储能技术现状

广义的储能技术包括储电、储热、其他形式转换（如电制氢）等，这里主要讨论时间周期日以下、以充放电为目标的电储能技术。根据充放电能量转换形式，大致可以分为物理储能、电化学储能以及电磁储能，物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等;电化学储能主要包括铅酸电池储能、锂离子电池、铅炭电池、钠硫电池、液流电池等;电磁储能主要包括超级电容器储能、超导储能等。从储存能量的时间尺度和为电力系统提供支撑的功能来看，主要分能量型储能和功率型储能，功率型储能特点是比功率高，主要用于瞬间高功率输入、输出场合，一般为中短期储能，放电时间为秒级到分钟级，典型的如飞轮储能、超级电容储能和超导储能;能量型储能特点是比能量高，主要用于高能量输入、输出场合，一般为中长期储能，放电时间达到小时至日级别，典型的如抽水蓄能、锂离子电池、铅炭电池等。从技术成熟度看，抽水蓄能是目前电力系统最为可靠经济、容量最大、技术最完善、寿命最长的大规模储能技术，应用已经超过100年，至2018年底，我国抽水蓄能占储能装机容量约96%，储存能量的释放时间可以从几小时到数天，综合效率75%左右，非常适合用于电力系统调峰和用作长时间备用电源的场合。抽水蓄能的主要应用问题是其建设对地理条件要求比较高，建设周期也较长，单体容量较大，对于贴近于负荷中心的应用建设场地越来越难以寻找。

2能源互联网的发展现状

目前，能源互联网是世界各国科研机构研究的热点，因此，能源互联网也被誉为“第三次工业革命”的核心。国外一些发达国家（如美国、欧盟等）致力于发展能源互联网技术。虽然各国对能源互联网的认知水平和发展角度有所不同，但发展的核心是实现能源技术与互联网技术的有效融合。分散传统能源系统在应用过程中的集中度，改变单一且只能由生产者控制的现状，建立与消费者互动的能源系统，增加可再生能源在能源系统中的比重，最终实现多能源的有效互联和高效利用。近年来，随着我国智能电网的发展和进步，信息技术在智能电网中的应用也越来越广泛。

3电力储能技术的主要内容

3.1储热技术

储能技术主要包含显热储能技术、潜热储能技术、化学储能技术等。其中，显热储能技术的技术原理是利用介质温度的持续上升来实现热储存的目的。潜热储能技术从本质上来讲是相变储能，在实际应用的过程中，是通过材料的相变来吸收者是释放能量，最终形成“固—液”相变过程。潜热储能技术与显热储能技术相比较，温度变化较为稳定，能源的密度也较大。化学储能技术的应用原理是利用相应的化学反应来实现热能的储存，在实际应用的过程中，与显热储能技术以及潜热储能技术相比较，能量的密度是最高的，几乎是显热储能技术和潜热储能技术的10倍，但是化学储能技术在应用过程中也具有一定的缺陷，在储热材料的选择上较为困难。储热技术的应用价值很高，具体表现为以下几点：第一，在太阳能发电方面的应用，技术人员通过应用储热技术，可以缓解或者是解决太阳能发电过程中的间歇性问题，保证太阳能发电的稳定性;第二，在新能源发电方面的应用，技术人员应用储热技术可以弥补新能源发电过程中的不足，例如，解决消纳问题、提高热电机组的灵活性和调峰能力。

3.2电动汽车

电动汽车也是电力储能技术的主要内容之一，其按照动力的来源可以分成FCEV和BEV两种类型。其中，FCEV指的是将氢能和交通运输网结合起来，而BEV指的则是电网和交通运输网的融合过程。目前，不管是FCEV还是BEV，都呈现出商业化的发展趋势，在很大程度上也促进了我国电网的稳定运行。电动汽车的发展核心是实现电动汽车和电网之间的交互发展，从而最大限度地降低电网的压力。另外，电动汽车从本质上来讲也属于分布式储能单元，在实际应用的过程中，可以帮助家庭能源进行支配和管理，这也是电力储能技术的应用价值。

4能源互联网中储能的作用方式

4.1能量的时空转移

能源系统的日益复杂使得系统能量平衡难度与日俱增。当某些区域或某些能源网络出现能量供应大于能量需求时，将能量存储待该区域出现能量短缺时再释能，能量在存储前和释放后的形式相同，推迟了能量的作用时间，达到能量的时间转移（特指能量存储之后相对较长一段时间的时间转移）。除了时间转移，能量的空间转移也可以有效解决能量供需不平衡问题，将存储的能量运输至其他区域或能源网络释放，能量在存储前和释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量的快储快释

在能源互联网中，新能源的大量接入会导致系统产生功率及频率的波动。储能可以快速跟踪系统波动情况并及时吸收多余或补偿短缺，平滑系统波动，提升系统稳定性。能量的快速存储和快速释放要求储能系统具备快速启停能力，响应时间在s级到ms级，同时还需具备相应的功率等级和容量等级。

4.3能量的保留备用

能源互联网作为大型互联系统，难免会有故障发生。当发生故障导致能量短缺时，储能系统作为备用电源，可快速响应，并根据情况调整输出功率，补偿系统紧缺能量。储能作为备用系统需要有快速响应能力，储能容量要根据应用场景总功率等级来配置相应容量。此外，储能系统还需具备能长时间或较长时间存储能量的能力，以保证故障发生时能够平稳供电至系统恢复。

结语

总而言之，电力储能技术包含储热技术、电动汽车、电化学储能等内容，在发展过程中，对于我国社会的可持续发展和国民经济的增长意义重大。另外，随着电力储能技术在能源互联网中的广泛应用，在很大程度上也完善了我国传统的能源结构体系，挖掘出了更多的新能源和可再生能源，为我国国民的生活提供了便利。因此，电力储能技术在我国能源互联网的构建方面还有着很大的发展空间。

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