分布式能源储能技术发展研究

罗 彬

（铁塔能源有限公司 湖南省分公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

近年来，我国的大气状况不容乐观，空气污染严重，人们的身体健康也受到了极大的影响。在我国传统的工业发展中，工业发展形式以扩建工厂、加大资源能源投入为主，环境优化和经济发展形成了比较突出的矛盾。目前，工业发展主要采用集约化的发展形式，依靠新技术、新流程来提高生产效果，对环境的污染有所降低[1]。然而能源危机和环境恶化依然制约着我国的经济发展，亟需研发清洁能源。分布式能源具有较高的能源利用效率，系统安装灵活方便，供电稳定安全，可以满足用户的多样化能源需求，并融合电力技术、热力技术以及蓄能技术等推动能源供应方式变革。

1 分布式能源的优势分析

1.1 能源利用率高

在新的社会经济发展背景下，分布式能源可以利用一切可以利用的资源，减少能源浪费，降低能源在传输中的损耗，全面提高能源利用率。在实践中，分布式能源可以实现能源的对口供应，满足用户的需求，主要涵盖了太阳能、风能、海洋能等多种能源，能够降低能源损耗。此外，分布式能源还具有能源梯级利用的特点，最大程度地减少浪费。

1.2 助推环境保护

分布式能源能够促进环境优化，最大程度降低污染，达到保护环境的效果。通过应用分布式能源，污染物的排放量能够大幅度降低，并且污染物的排放位置也将变得更加分散，植物可以充分吸收空气中的污染物，其他的污染物也更容易降解。随着分布式能源的发展，各类污染物的排放密度将越来越低，企业可以对部分污染物进行转化，将其转化为肥料等资源，实现二次利用[2]。

1.3 供电安全可靠

分布式能源具有供电安全可靠的特点，在应用过程中可以融合远程遥控技术、智能监控技术，确保能源系统安全运行。在发电方式上，分布式能源系统具有较高的灵活性，能够与电网相互配合，共同为用户供电[3]。在电网出现供电中断时，分布式电源可以在第一时间断开与电网的连接，独立供电，避免供电中断，进一步提高供电的稳定性和安全性。

1.4 系统安装灵活

分布式能源的系统安装十分灵活，受交通、环境的影响较小，这种能源系统可以设置在用户附近，需要的土地面积较少，能够为企业提供安全、稳定且可靠的电能和热能。

2 分布式能源储能技术发展分析

2.1 电化学储能技术分析

在分布式能源储能技术的发展过程中，电化学储能技术主要是指各类储能电池，应用广泛，在社会生产生活中的影响也比较大。目前，电化学储能已经有了液流电池、锂电池等，这些电池在各个行业、各个领域中得到了广泛应用，包括智能电网、光伏发电、风能发电、通信基站等，解决了较多的能源供应问题。电化学储能技术的应用领域如图1所示。

图1 电化学储能技术的应用领域

2.1.1 锂电池储能技术

锂电池储能技术是一种比较成熟的技术，在实际应用中，锂电池的充放电转化率能够达到90%。同时，锂电池的原材料十分丰富，使用成本和维护成本较低，安全性较高，出现爆炸事故的可能性非常小。在使用寿命上，锂电池放电深度（Depth of Discharge，DoD）80%的循环寿命大于3 500次，国外开发的锂电池储能系统的循环寿命能够达到6 000次，为我国锂电池储能技术的发展提供了借鉴和参考[4-6]。

2.1.2 液流电池储能技术

常见的液流电池包括全铀体系、全铬体系、溴体系等，这种电池储能技术具有安全无污染、维护简单、操作成本低等特点。在工作原理方面，液流电池将水溶液作为电解质溶液，不存在燃烧、爆炸等风险，在应用中安全性较高。针对液流电池储能技术而言，电池的输出功率和电解液的容量、浓度具有直接关联，因此液流电池的储能容量可以进行调节，技术人员可以通过改变电解液容量和浓度来控制电池的输出功率。具体操作措施为增加电堆数量、扩大储能规模和储能容量、提高电能输出功率。2.1.3 铅酸电池储能技术

铅酸电池具有耐过充、寿命长、安全环保等特点，后期无需维护，使用方便简单。这种电池不仅应用高纯的原材料，融合高温高湿的固化工艺，自身的使用寿命较长，而且应用了独特的铅膏配方，融合了特殊添加剂，耐过充性能较好。目前，铅酸电池储能技术已经拥有了上百年的研发和应用历史，技术优势十分突出，电池性能非常稳定、可靠，应用过程中不会对环境产生破坏，使用寿命内不会出现漏液、爆炸等危险，寿命终止后还可以进行循环利用[7]。当前，新能源系统在应用过程中会面临较大的温度差，工作环境温度为-30～50 ℃，铅酸电池拥有卓越的高低温性能，能够应对高温和低温环境，为供电系统提供良好的能源基础。

2.2 物理储能技术分析

物理储能技术主要是指应用飞轮、压缩空气、抽水等方法存储能量，使天然资源中的能量实现转化，达到物理储能的效果。在实践应用中，物理储能规模较大、应用费用较低，但是相关设施的建设会受到自然环境的局限，一次性经济投资较高。

2.2.1 抽水蓄能技术

抽水蓄能是一种常见的物理储能技术，在抽水蓄能电站系统中，抽水设施和发电设施可以共同发挥作用，形成一种水力发电系统。抽水蓄能技术主要应用水流进行发电，在应用该技术时，需要在合适的地理环境中创建水库，在河流上游和下游分别设置水库，然后在丰水期用电力抽水，将下游水抽到上游中，通过水库储存，在枯水期开闸放水，用水流推动水轮发电机，从而达到发电的效果。目前，我国的抽水储能技术已经足够成熟，在实践中的应用规模较大，能够为电网供电提供服务，使电网供电更加稳定。在抽水蓄能技术的应用过程中，工作人员首先需要保证上水库和下水库之间拥有足够的高度差，控制好二者的水平距离，寻找合适的地形条件和地质构造，充分发挥抽水蓄能技术的应用优势[8]。

2.2.2 压缩空气储能技术

压缩空气储能技术是一种通过空气储存能量的方法，该技术的应用原理是空气的压缩和释放。技术人员需要在电网低负荷的条件下应用电力对空气进行压缩，将其封闭在油气井、储气井、废弃矿井或者山洞中，在电网高负荷时利用高压空气来发电，保证供电平稳。压缩空气储能技术的安全系数较高，应用规模灵活，但受自然环境的制约较多，需要挑选出合适的空气储存空间，如山洞、油气井等，这对地下结构、地质条件的要求较高，工作人员需要提前把握好这些空间的密封性，避免出现漏气等问题。

2.3 超级电容储能技术分析

在20世纪80年代末，随着电动汽车的快速发展，大尺寸超级电容器的研发成为众多发达国家的重点研究计划。超级电容储能技术在应用过程中需要的维护措施较少，可靠性较高，充放电速度较快，安全环保，而且超级电容的充放电循环寿命较长，最高能够达到上百万次。目前，超级电容储能技术处于初步发展阶段，是新型储能技术的代表，应用成本较高，主要应用于电动汽车的能量储存装置或者车辆制动系统中。在世界范围内，超级电容储能技术的应用规模还有较大的发展空间，技术研发还在不断开展，我国需要加强对新技术的研究和学习，提高超级电容储能技术在未来社会中的应用优势[9]。总而言之，化学储能技术与物理储能技术都是重要的储能方法，在实际应用中要结合需求和客观条件进行选择。储能技术的分类如图2所示。

图2 储能技术的分类

3 分布式能源储能技术发展前景

能源资源是经济发展和社会进步的基础，面对越来越宝贵的能源资源，各个国家都在积极研究新能源和新技术，希望依靠新能源技术占领经济发展的高地，在下一场科技革命中拥有更高的起点。近些年来，我国的能源危机越来越明显，大气污染、水污染、土壤污染也越来越严重。分布式能源储能技术能够有效改善我国的能源供应格局，缓解能源危机，减少环境污染。通过利用分布式能源储能技术，能源供应可以朝着精细化的方向发展，就地取材、就地应用的理念得到推广，污染物可以被再次利用或者被分化降解，自然环境的污染情况能够得到遏制。

目前，我国对分布式能源储能技术的研究和应用已经开展了20多年，该技术已经从新能源的尝试利用发展为系统的能源微网络，实现了全面的能源部署，未来的分布式能源储能技术将实现更加良好的发展格局，能源结构也将进一步得到优化。自2021年以来，我国对分布式能源的重视力度不断提高，相关政策越来越多，分布式能源的发展模式正在朝着综合化的方向迈进，试点示范区实现了多元融合、多能互补，融合多种先进技术，形成了横向互联模式。在未来，我国必然将更加重视分布式能源，预计到2030年，我国的分布式能源占比能够达到28%，其应用优势将得到最大化呈现[10]。

4 结 论

能源危机、环境污染会给自然生态带来压力，制约社会经济发展，影响人们的身体健康。当前，我国社会经济的发展已经受到了能源危机和自然生态环境的影响，只有不断研发新型能源，对能源供应模式进行改革，才能更好地应对能源危机问题，使环境问题获得改善。分布式能源具有供电安全、能源利用率高、环保以及安装灵活等特点，是未来能源发展的重要方向，包含了物理储能技术、电化学储能技术等。相关行业的工作人员需要加强对分布式能源的研究，在实践工作中应用不同类型的分布式能源储能技术，充分发挥能源的利用效率，为自然环境保护贡献力量。