韓 偉 彭玉豐 嚴(yán)海娟

(國(guó)網(wǎng)喀什供電公司)

0 引言

儲(chǔ)能的作用和地位在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下發(fā)生了明顯變化。電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)能有效促進(jìn)電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行，同時(shí)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，也給該技術(shù)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，對(duì)推動(dòng)電力儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新有重要意義?，F(xiàn)階段人們?cè)谀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)背景下，對(duì)電力儲(chǔ)能技術(shù)認(rèn)識(shí)還有待完善，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用方式和功能未形成清晰的認(rèn)識(shí)，影響了電力儲(chǔ)能技術(shù)功能的有效性。因此需要技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力儲(chǔ)能技術(shù)的深入性研究。

1 電力儲(chǔ)能技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的作用

1.1 有助于提高電網(wǎng)運(yùn)行中可再生能源的發(fā)電比例

能源互聯(lián)網(wǎng)中可再生能源的利用方式有多種，利用可再生能源可滿足供熱、發(fā)電以及制氫的多種要求?？稍偕茉丛谑澜绶秶鷥?nèi)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是受可再生能源發(fā)電間歇性和大規(guī)模波動(dòng)性的影響，明顯增加了電源側(cè)不確定性，導(dǎo)致不平衡的電網(wǎng)功率風(fēng)險(xiǎn)明顯增加?；诖诵枰訌?qiáng)對(duì)電力儲(chǔ)能技術(shù)的研究。儲(chǔ)能技術(shù)聯(lián)合可再生能源發(fā)電，可將隨機(jī)性減少，增強(qiáng)其可調(diào)性。再者應(yīng)用電網(wǎng)級(jí)的儲(chǔ)能可提高電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的適應(yīng)性。電網(wǎng)將儲(chǔ)能作為一種可調(diào)度的資源，可促使其使用價(jià)值盡可能的地展現(xiàn)。

1.2 有助于能源交易更加自由

能源互聯(lián)網(wǎng)背景下可創(chuàng)新原有的能源交易模式，在能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中可促使能源生產(chǎn)者和能源消費(fèi)者紛紛參與進(jìn)來，可強(qiáng)化兩者在能源市場(chǎng)上的主體地位，參與到能源市場(chǎng)上的生產(chǎn)者和消費(fèi)者兩者角色可相互轉(zhuǎn)換，能進(jìn)一步優(yōu)化能源在局部區(qū)域中的配置，提升能源使用效率。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下應(yīng)用電力儲(chǔ)能技術(shù)，還可以將大范圍內(nèi)的能源配置效率提升，促使電能資源可以更加合理的分配。

1.3 有助于強(qiáng)化多元能源系統(tǒng)能量管理

管理者在局域多元能源系統(tǒng)下在能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)可以根據(jù)價(jià)格反映出來的信息合理調(diào)整，能明顯降低系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的成本，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。在系統(tǒng)運(yùn)行決策中，可在電力儲(chǔ)能技術(shù)之下，加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)能和釋能管理，為系統(tǒng)運(yùn)行決策提供了新的研究對(duì)象。再者在儲(chǔ)能功率的大小和方向上，系統(tǒng)可依照儲(chǔ)能狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化來確定，促使系統(tǒng)內(nèi)的供需達(dá)到平衡。還有就是分配系統(tǒng)不同轉(zhuǎn)換元件的功率，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下電力儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用模式

2.1 廣域能源網(wǎng)應(yīng)用模式

廣域能源網(wǎng)為大規(guī)模能源生產(chǎn)和傳輸提供了重要的能量緩沖，可便于系統(tǒng)廣域能量調(diào)度的展開，并保持系統(tǒng)能量在供需上的平衡。廣域能源網(wǎng)屬于骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，此種應(yīng)用模式下在能源交易市場(chǎng)中大容量?jī)?chǔ)能運(yùn)營(yíng)主體可直接參與其中，在能量購(gòu)入或者賣出問題上可結(jié)合能源實(shí)際情況，便于提高調(diào)節(jié)服務(wù)水平。

2.2 局域能源網(wǎng)應(yīng)用模式

局域能源網(wǎng)中系統(tǒng)的高效運(yùn)行離不開儲(chǔ)能和能源轉(zhuǎn)換裝置之間的密切配合。決策局域網(wǎng)中的能源生產(chǎn)和消耗時(shí)需要結(jié)合儲(chǔ)能狀態(tài)和供需預(yù)測(cè)信息來定，在此基礎(chǔ)上可保證能源生產(chǎn)和消耗決策的正確程度，全面掌握能源市場(chǎng)的購(gòu)買情況和能源賣出情況。虛擬能源站中要想預(yù)測(cè)不同分散生產(chǎn)者的行為存在較大困難，直接增大了電動(dòng)汽車、分布式電源等聚合管理上難度系數(shù)，在虛擬能源站管理中納入儲(chǔ)能基礎(chǔ)可提高虛擬能源站的管理運(yùn)行效率。分散開來的能源生產(chǎn)者可以在儲(chǔ)能作用下，強(qiáng)化自身的能源供應(yīng)能力，可提高能源生產(chǎn)者在能源市場(chǎng)上的參與度。

3 現(xiàn)階段能源互聯(lián)網(wǎng)背景下應(yīng)用的電力儲(chǔ)能技術(shù)

3.1 儲(chǔ)熱技術(shù)

潛熱儲(chǔ)能、顯熱儲(chǔ)能以及化學(xué)儲(chǔ)熱是儲(chǔ)熱技術(shù)主要的類型。其中在介質(zhì)溫度提高的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)熱存儲(chǔ)是顯熱儲(chǔ)能的顯著特點(diǎn)。潛熱儲(chǔ)能又被稱為相變儲(chǔ)能，該模式的儲(chǔ)能技術(shù)主要是在材料發(fā)生相變的情況下，吸收熱量或者釋放熱量，現(xiàn)階段最流行的相變儲(chǔ)能模式為固-液相變。相變儲(chǔ)能和顯熱儲(chǔ)能最明顯的不同在于相變儲(chǔ)能的溫度較為穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量密度較大?；瘜W(xué)儲(chǔ)熱在存儲(chǔ)熱能時(shí)主要是通過化學(xué)可逆反應(yīng)的方式，能呈現(xiàn)出寬溫域梯級(jí)儲(chǔ)熱的特點(diǎn)，化學(xué)儲(chǔ)熱儲(chǔ)存的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他方式的儲(chǔ)熱技術(shù)，如潛熱儲(chǔ)能、顯熱儲(chǔ)能?；瘜W(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)對(duì)材料的要求較高，在材料選擇上帶有較大困難，因此現(xiàn)階段普遍采取的儲(chǔ)熱技術(shù)以潛熱儲(chǔ)能、顯熱儲(chǔ)能在為主。

3.2 電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)

安裝較為靈活、響應(yīng)速度較快是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)，電網(wǎng)系統(tǒng)中利用電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)可將能量服務(wù)和功率服務(wù)效果明顯提高。此外電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)可以對(duì)新能源發(fā)電快速波動(dòng)產(chǎn)生抑制作用，并能提高電網(wǎng)調(diào)頻的穩(wěn)定性，有助于加強(qiáng)微電網(wǎng)能量的管理，可見電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)帶有顯著的技術(shù)性優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)電力系統(tǒng)中電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為鋰離子電池被廣泛使用，明顯高于鈉硫電池的使用率。此外，電池儲(chǔ)能被應(yīng)用在弱電網(wǎng)或者離網(wǎng)連接的地區(qū)，可提高太陽(yáng)能或者風(fēng)能發(fā)電的穩(wěn)定性，解決該地區(qū)電力資源利用緊張等問題。此外一些新能源場(chǎng)站、微電網(wǎng)領(lǐng)域、配電網(wǎng)等是電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目開展最多的領(lǐng)域。電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展到今天，受壓縮空氣儲(chǔ)能、抽水蓄能等的影響，在能源市場(chǎng)上面臨的競(jìng)爭(zhēng)壓力也越來越大?；诖司托枰柚娀瘜W(xué)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)，在能源市場(chǎng)上占據(jù)領(lǐng)先地位。

3.3 氫儲(chǔ)能技術(shù)

氫儲(chǔ)能技術(shù)涉及的環(huán)節(jié)較多，目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中氫氣的主要來源為天然氣和煤。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)外又研發(fā)出了采用新能源來制氫的新技術(shù)，如新能源發(fā)電電解水制氫，電解水制氫方法需要耗費(fèi)大量的能源，但是選擇電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)期的新能源制氫，可增大新能源利用價(jià)值?，F(xiàn)階段對(duì)風(fēng)電波動(dòng)有很好適用性的是固體聚合物電解水制氫技術(shù)和堿性電解槽技術(shù)，新技術(shù)中制氫最為理想的方法為光催化直接裂解水，該技術(shù)選用的材料為半導(dǎo)體光催化劑材料，明顯提升了該材料的利用價(jià)值。但是我國(guó)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究還有待深入，當(dāng)前的制氫技術(shù)，產(chǎn)生的制氫效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)化發(fā)展的要求。氫能的輸送環(huán)節(jié)上經(jīng)常采取的方式為借助現(xiàn)存的天然氣管網(wǎng)，將產(chǎn)生的新能源制氫裝入天然氣管道中，進(jìn)行氫能輸送，此種輸送方法較為經(jīng)濟(jì)，但是據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載氫氣可能對(duì)天然氣管道產(chǎn)生腐蝕作用，因此技術(shù)人員也正在加強(qiáng)對(duì)氫能專用輸送管道的研究，該項(xiàng)研究可極大提高氫能的利用率。

4 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 能量調(diào)度和能量?jī)?yōu)化技術(shù)

能源輸出輸入路徑、配置在多能源耦合局域網(wǎng)中會(huì)變得更為復(fù)雜，此時(shí)可在外部電力供應(yīng)基礎(chǔ)上，促使電鍋爐向熱能轉(zhuǎn)化，也可以在CHP作用下獲取熱量。再者能源互聯(lián)網(wǎng)下的設(shè)備發(fā)生故障可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，此種情況下也會(huì)促使能量流路徑發(fā)生變化?？梢娺x擇何種形式的能源路徑以及如何分配能量等都會(huì)影響能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。加強(qiáng)能量調(diào)度和優(yōu)化管理，可解決上述因素對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行帶來的影響。比如技術(shù)人員向外拓展能量?jī)?yōu)化分配問題，構(gòu)建起不同元件的機(jī)組組合模型，該模型下可呈現(xiàn)出三種工作狀態(tài)，分別是儲(chǔ)能狀態(tài)、釋能狀態(tài)以及空閑狀態(tài)，積極優(yōu)化不同工作狀態(tài)的變化過程，可明顯降低系統(tǒng)整體的運(yùn)行費(fèi)用。

4.2 大容量?jī)?chǔ)能的規(guī)劃及與可再生能源發(fā)電的協(xié)同調(diào)度技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)下建設(shè)的主要目的是對(duì)可再生資源進(jìn)行大規(guī)模的高效利用。電網(wǎng)對(duì)集中式可再生能源發(fā)電可產(chǎn)生一系列的問題，如系統(tǒng)充裕度、運(yùn)行的安全性以及經(jīng)濟(jì)性等。借助儲(chǔ)能技術(shù)可解決上述問題，加強(qiáng)對(duì)大容量?jī)?chǔ)能的合理規(guī)劃，需要提高儲(chǔ)能選型的合理性，在儲(chǔ)能布局和容量配置等問題上要不斷優(yōu)化，在輸電資源相互配合的基礎(chǔ)下，提高可再生能源的利用率?？稍偕茉窗l(fā)電的協(xié)同調(diào)度技術(shù)需要對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和調(diào)峰調(diào)頻進(jìn)行安排，以便可以在本地或者塊區(qū)域消納新能源。我國(guó)目前對(duì)大容量?jī)?chǔ)能的規(guī)劃和可再生能源的協(xié)同調(diào)度技術(shù)研究還處于不斷發(fā)展的階段，在新能源發(fā)電上還存在不少的問題，該方面的問題是今后研究的重點(diǎn)。

4.3 儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)換裝置的集成設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)配置技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)背景下需要急需解決的問題就是怎樣借助各能源之間的耦合關(guān)系更好適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，提高儲(chǔ)能容量配置的合理性?；诖诵枰獙⑾到y(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)納入多能源耦合系統(tǒng)儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換裝置中，常見的系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有能耗、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境指標(biāo)。其中經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要包括初始投資運(yùn)行成本以及整個(gè)考察周期內(nèi)的運(yùn)行成本，設(shè)備負(fù)載率、系統(tǒng)潮流約束以及可靠性約束等是模型優(yōu)化中的有效條件。電力運(yùn)行系統(tǒng)中系統(tǒng)運(yùn)行頻率和電壓受儲(chǔ)能的影響較大。此種情況下儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)特性是必須考慮的內(nèi)容，該方面會(huì)對(duì)能源利用率和可靠性產(chǎn)生影響。現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)多能源耦合系統(tǒng)中儲(chǔ)能的設(shè)計(jì)和容量規(guī)劃問題研究還有待深入，今后該方面也是研究的重點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，加強(qiáng)了各個(gè)能源之間的聯(lián)系，電力儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可解決我國(guó)在能源利用上存在的能源生產(chǎn)單耗高，對(duì)周圍環(huán)境影響大等問題。加強(qiáng)對(duì)電力儲(chǔ)能技術(shù)的研究還可以促進(jìn)新能源生產(chǎn)，更好滿足今后工業(yè)對(duì)新能源的要求，可見該方面研究非常必要。