基于能源互联网背景下的电力储能技术

基于能源互联网背景下的电力储能技术

丁勇 1 刘本忠 1 丁一 2

国网山东省电力公司寿光市供电公司 1 山东寿光 262700

山东五洲电气股份有限公司寿光分公司² 山东寿光 262700

摘要：随着新能源项目的不断增多，其不稳定性的特点对电网的安全稳定运行带来巨大的压力，如何实现电力系统对新能源的有效消纳，成为电力企业的关注的重点。在此背景下，能源互联网应运而生，它以可再生能源和互联网为核心，在保障电力储能的基础上，最大限度对可再生能源进行开发和利用，有效的提升了新能源的利用效率。本文将重点对能源互联网背景下的电力储能技术进行深入分析研究。

关键词：能源互联网；电力储能技术

1能源互联网背景下应用的电力储能技术

1.1储热技术

潜热储能、显热储能以及化学储热是储热技术主要的类型。其中在介质温度提高的基础上实现热存储是显热储能的显著特点。潜热储能又被称为相变储能，该模式的储能技术主要是在材料发生相变的情况下，吸收热量或者释放热量，现阶段最流行的相变储能模式为固－液相变。相变储能和显热储能最明显的不同在于相变储能的温度较为稳定，产生的能量密度较大。化学储热在存储热能时主要是通过化学可逆反应的方式，能呈现出宽温域梯级储热的特点，化学储热储存的能量密度远远高于其他方式的储热技术，如潜热储能、显热储能。化学储热技术对材料的要求较高，在材料选择上带有较大困难，因此现阶段普遍采取的储热技术以潜热储能、显热储能在为主。

1.2电化学储能技术

电网系统中利用电化学储能技术可将能量服务和功率服务效果明显提高。此外电化学储能技术可以对新能源发电快速波动产生抑制作用，并能提高电网调频的稳定性，有助于加强微电网能量的管理，可见电化学储能技术带有显著的技术性优势。目前我国电力系统中电化学储能技术呈现出快速发展的趋势，具体表现为锂离子电池被广泛使用，明显高于钠硫电池的使用率。此外，电池储能被应用在弱电网或者离网连接的地区，可提高太阳能或者风能发电的稳定性，解决该地区电力资源利用紧张等问题。此外一些新能源场站、微电网领域、配电网等是电化学储能项目开展最多的领域。电化学储能发展到今天，受压缩空气储能、抽水蓄能等的影响，在能源市场上面临的竞争压力也越来越大。基于此就需要借助电化学储能经济性的优势，在能源市场上占据领先地位。

1.3氢储能技术

氢储能技术涉及的环节较多，目前我国工业生产中氢气的主要来源为天然气和煤。伴随科学技术的不断发展，国外又研发出了采用新能源来制氢的新技术，如新能源发电电解水制氢，电解水制氢方法需要耗费大量的能源，但是选择电网负荷低谷时期的新能源制氢，可增大新能源利用价值。现阶段对风电波动有很好适用性的是固体聚合物电解水制氢技术和碱性电解槽技术，新技术中制氢最为理想的方法为光催化直接裂解水，该技术选用的材料为半导体光催化剂材料，明显提升了该材料的利用价值。但是我国对该项技术的研究还有待深入，当前的制氢技术，产生的制氢效率远远不能满足工业化发展的要求。氢能的输送环节上经常采取的方式为借助现存的天然气管网，将产生的新能源制氢装入天然气管道中，进行氢能输送，此种输送方法较为经济，但是据相关文献记载氢气可能对天然气管道产生腐蚀作用，因此技术人员也正在加强对氢能专用输送管道的研究，该项研究可极大提高氢能的利用率。

2能源互联网中电力储能技术应用关键技术

2.1大容量储能的规划及与可再生能源发电的协同调度技术

能源互联网建设的核心目的是实现对可再生能源的高效利用。因此，需要集中解决电网如何安全的经济的消纳大量的可再生能源。因此，应制定合理的规划和调度，对可再生能源进行统筹安排。(1)规划：选择合理的储能类型，对储能进行容量的配置以及科学的布局，对电资源协调配合处理，从而提升电资源的利用率。(2)调度：通过合理的调度，对储能系统进行调峰调频和旋转备用容量，可以实现本地或者跨区域的新能源调度消纳。

2.2基于储能的能量流优化和能量调度技术

对于多种能源耦合在一起的能源互联网中，能源由于多元化的问题，在进行输入输出以及配置时会变得较为复杂。同时，由于各类设备的“即插即用”及故障情况下的“网络重构”，也会导致能源流路径出现多变的特点。这种多元化和多变性，对能源互联网的设计和运行带来了挑战。解决能源流的多边形和多元化，需要对其进行优化，一般会设定一个系统能量的最低总费用的消费目标，对能量各路径上的功率进行控制，从而对各元件生产或者消耗功能进行分配问题的解决。为了避免系统在运行时，受到储能效率和储能容量的影响，因此，需要考虑对多个潮流断面进行周期时间内的联合优化。

2.3储能与能量转换装置的集成设计和协调配置

在设计多能源耦合系统内的储能和转换装置时，首先应对多能源耦合系统的评价指标进行确定，主要包含经济指标、能耗指标和环境指标。这其中，经济指标应作为系统优化的首选目标。此外，在进行电力供应过程中，储能对系统的频率和电压进行控制时，可能会发生较为显著的变化。因此，在进行设计是不能忽略储能的动态特性对系统指标的影响。

2.4考虑储能的能源交易和价格机制组成

能源互联网的各参与方，在进行市场行为时，更多考虑的是自身的利益最大化，导致很多能源交易对物理网络的运行管理造成巨大的压力。尤其是在外部的能源价格产生浮动时，会引起系统内部的成本产生联动波动，造成能源的分配发生变化。为了减少这一变动，降低能源互联网运行的风险，相关管理者应积极的引入储能技术。通过将储能参与到能源交易的过程中，可以通过储能的高低有效的反馈市场的供需情况。因此，储能在能源市场中，不仅扮演着机制设计的角色，而且决定了市场的应用空间。

3能源互联网对电力储能技术的新需求

3.1储能系统能量合理调度

在能源互联网中，多种能源耦合使得网络变得十分复杂。新能源+储能模式就是为了能够减少电源侧的不确定性，增加可调性和电网适应性。除此之外，分布式电源的接入、远距离输入输出、灵活响应需求等因素，更加重了储能系统合理调度的意义。储能的监控与调度系统作为储能体系的大脑，在系统中担任着收集数据、控制运行、发出指令、合理安排工作的角色。因此，优化储能系统的能量监控与调度功能，可以明显提升能源互联网运行效率。

3.2大容量储能规划

能源互联网的主要目的之一是对清洁能源的大规模高效利用，这一目的需对应解决大容量储能的技术问题与合理规划。一方面是大容量储能的技术问题，需对现有储能技术提升优化，实现高效率、低成本；另一方面是合理规划储能布局与容量配置，需综合考虑用户侧、发电侧与配网侧多种约束条件。

3.3集成化与模块化储能

在网络化背景下，智能系统都在趋向集成化与模块化，储能系统也不例外，为了高效利用智能技术，保障能源互联网安全、经济、稳定地运行，提高控制工作效率，集成化与模块化势在必行。这是因为集成化与模块化是解决问题、满足需求、合理控制流程的优化方案，这意味着一体的集成化和模块化配置，将有更优的服务质量。 

4结束语

储能技术的应用，推动了社会经济的可持续发展。改变了传统的能源结构体系，将更多的新能源和可再生能源引入到人们的生活当中。现阶段，能源互联网还处于初始阶段，在储能技术的研发、规划以及优化设计方面，还存在诸多不足，相关科研工作者应当加大研究力度，提升自身的专业水平，同时在政府的和市场政策积极推动和支持下，推动储能产业的可持续发展。

参考文献

[1]韩伟，彭玉丰，严海娟.能源互联网背景下的电力储能技术展望[J].电气技术与经济，2020，17(5):15-16，22.

[2]饶宇飞，司学振，谷青发，等.储能技术发展趋势及技术现状分析[J].电器与能效管理技术，2020(10):17-25.