淺談能源互聯網儲能節能技術發展及應用

劉彥婧

【摘 要】能源緊缺是各國面臨的巨大挑戰，智能電網的建設是各國電力發展的必然趨勢，伴隨著物聯網技術、“互聯網+”技術等發展壯大，能源互聯概念應運而生。能源的存儲技術是緩解能源危機的重要方面，國家電網在對未來儲能技術方案方面還未有一個完整的定論。本文就儲能技術做了深入研究，分析比較，總結了儲能技術的發展特點，指出了未來儲能技術的發展方向和應用范圍。并對能源的分析和節約技術做了研究探討，對應用能源互聯網技術實現經濟創收，緩解能源危機等方面有一定的參考價值。

【關鍵詞】能源互聯網；節能技術；儲能技術；節能創收

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

隨著能源消耗的增加和不可再生能源的缺乏，能源供應短缺或將成為全球最大的挑戰之一[1][2]。為了應對能源危機，各國積極研究新能源技術，特別是太陽能，風能，生物能等可再生能源。可再生能源存在地理上分散、生產不連續、隨機性、波動性和不可控等特點。傳統電力網絡的集中統一的管理方式， 難于適應可再生能源大規模利用的要求。對于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集， 就地存儲， 就地使用”[3]。

隨著互聯網技術的成熟，信息技術與可再生能源相結合形成的能源互聯網為未來能源發展提供了可行的技術方案，對智能電網、分布式發電、微網研究等各個領域起著重要的理論意義和實用價值。

能量的存儲和節約技術是能源互聯網的重要組成部分，如何發展儲能節能技術，并將其很好地應用于實踐，實現經濟價值或創收是能源互聯網研究與發展的一個重要課題。

1 能源存儲技術現狀

能源存儲主要指電能的存儲，即將電能通過某種裝置轉換成其他便于存儲的能量高效存儲起來，在需要時，可以將所存儲的能量方便地換成所需形式能量的一種技術。它包括兩個方面的內容，一是高效大容量存儲能量的方法，二是快速高效的能量轉換。目前發展較為成熟的能源存儲技術可分為三大類：電化學儲能、機械儲能、電磁儲能[4][5]。

1.1 電化學儲能

化學儲能即利用可雙向進行的化學反應，配合恰當的兩極材料，在特殊環境下進行能量雙向轉化，被譽為改變未來世界的十大科技之首[6]。其產品主要包括鉛酸電池、鋰電池、燃料電池等。化學儲能是使用最多最廣泛的一種儲能方式，使用方便，產品種類多，循環使用次數，并且電能轉化效率高等優點。

1.2 機械儲能

機械儲能也稱為物理儲能，利用天然資源來實現儲能，其能量轉換過程中涉及到勢能、動能的轉換，是一種間接儲能方式。其儲能方式主要表現為抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、高溫熔鹽儲能等。盡管機械儲能轉換效率不高，但綠色環保，循環次數高。

1.3 電磁儲能

電磁儲能分為超級電容儲能和超導儲能兩大類，超級電容儲能利用活性炭的特殊結構和電解質組成的特殊結構獲得大容量，盡管成本較高，但其預期特性明顯優于蓄電池，壽命長，能量密度高等，是較理想的儲能介質。超導儲能裝置利用超導線圈產生的磁場實現電磁相互轉化，從而實現充放電，其能量損耗非常小，對環境不產生影響。但超導儲能條件要求較高，技術發展緩慢，應用起來比較困難。

2 基于能源互聯網的儲能技術發展

2.1 儲能技術特性分析

現有的幾種儲能技術發展時間、成熟程度、表現方式和適用范圍均各有所不同。盡管機械儲能最為清潔環保，但一般用于大規模儲能領域，對于具有分布式特點的能源存儲來說，并不適用，未來能源互聯網的儲能很難采取這種方式。電磁儲能的兩種儲能方式在價格上沒有競爭力，不能達到解決能源存儲問題的同時不對經濟產生影響的目的，并且電磁儲能技術發展緩慢，距離推廣應用階段尚有很大的距離。而電化學儲能技術發展歷史悠久，價格低廉，適用范圍極廣，并且電化學儲能有良好的技術基礎，能夠快速發展并適應分布式能量的存儲。從能源互聯網架構及特性，其存儲技術發展也有一定的特性和適用范圍。

2.2 基于能源互聯的儲能技術特性

從能源互聯網的工作機制來看，能源互聯是將大量由分布式能量采集裝置， 分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網絡、石油網絡、天然氣網絡等能源節點互聯起來， 以實現能量雙向流動的能量對等交換與共享網絡。所以基于能源互聯網的能源存儲應當具有就地性和對環境高適應性，應當對地理位置沒有特殊要求，能夠在各個區域投入使用，可適應各種環境，方便對風、光、熱等轉化后的能量的存儲。

能源互聯網的出現是為了更好地解決能源危機，保障及促進經濟的發展，所以基于能源互聯網的儲能在成本上需要控制得當，不能以犧牲經濟利益為代價，否則將背道而馳。基于能源互聯網的能源存儲應當具有價格低、轉換率高、能量密度高、環保友好的特性。

隨著能源互聯的深入，其服務范圍不僅僅是電網及相關單位，而是能源的真正使用者例如企業、工廠、家庭等，而儲能和節能服務的受益者也將細化到用電單位級別，相應的儲能產品運行環境復雜，客戶需求廣而需求種類多，基于能源互聯網的儲能技術應當有非常高的安全性和可靠性，并且儲能量與工作方式靈活多變，適應性強。

3 節能技術創收模式

能源互聯網的最終目的是保障和促進經濟的發展，其架構下的儲能技術與節能技術的產物最終還要實現一定的經濟價值，無法實現經濟價值或創收的技術，是沒有研究價值與前景的。未來節能技術實現創收是建立在能源互聯的基礎上，以大數據技術應用為依托的。其受益者是電能消耗的基本單元例如家庭、樓宇、商場、企業、工廠等。

3.1 節能技術發展現狀

通過對節能進行相關文獻檢索不難看到，關于節能的研究始于19世紀80年代，并且愈演愈烈，在2010年其研究相關文獻數多達24萬余篇，其研究趨勢也從工程節能逐漸細化到裝備節能、工序節能燈，例如油氣田節能、煉油化工節能、建筑節能、空調節能、電燈節能等，凡是耗電的裝備技術都有進一步節能的空間。

隨著能源互聯網的深入和完善，能源節約技術也將掀起新一輪的研究與探索熱潮，未來節能模式和節能方法也將隨著能源互聯的步伐逐步改變。

3.2 基于能源互聯的節能創收模式

未來節能創收將產生巨大的經濟效益，其商業模式大致分為四個層次：基礎裝置層，建模層，管理控制層，反饋層。

基礎裝置層是基礎裝置安裝，是整個系統的硬件單元，用于耗能數據的測量及采集。這是能源節約的前提基礎，全面掌握能源消耗的產生，才能對其進行改善。

建模層是對基礎裝置層的成果數據進行分類處理，從各個方面對能耗的特征加以分析，并能在一定方面給予能耗預算、資源消耗預算供參考。

管理控制層是在前兩者基礎上，對受益單位的用電設備或用電動作加以規范或優化，是實現節能創收的關鍵，通過合理規劃能耗設備的耗能時段、優化耗能工序等，實現能耗下降，其創收即能耗差價。

反饋層的作用是對管理控制層的能耗管理效果進行分析，通過將管理控制層動作前后的基礎裝置層的數據結果進行分析對比，得出能耗改善綜合評價，幫助優化建模，完善能耗管理機制。

除此之外，該模式可有助于刺激節能產品的研發與應用，為節能技術提供研究數據，幫助客戶科學合理地選擇和使用耗能設備。

3.3 節能創收的條件和基礎

節能創收是建立在能耗測量技術、建模分析技術、互聯網+技術發展、大數據技術發展及應用等的基礎上的。節能創收模式的出現基于能源互聯網的不斷完善和深入，能源存儲網絡改革與優化。

4 結語

本文圍繞能源及相關研究的發展趨勢做了簡述，提出能源存儲技術和節能技術的重要性。分別對目前儲能技術和節能技術發展現狀進行了研究總結，結合能源互聯網的發展特性，對基于能源互聯網架構下的儲能技術特性做了總結，提出基于能源互聯網架構的節能技術創收模式并進行分析。隨著能源互聯的不斷深入，智能電網的建設及完善，能源存儲和節約技術必將邁進一個新時代。

【參考文獻】

[1]江澤民.對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報，2008（3）：6-20.

[2]張麗峰.中國新能供求預測模型及發展對策研究[D].2006，04.

[3]張海龍.中國新能源發展研究[D].吉林大學，2014.

[4]駱妮，李建林.儲能技術在電力系統中的研究應用[J].2012（02）：77-85.

[5]王承民，孫偉卿，衣濤，等.智能電網中儲能技術應用規劃及其效益評估方法綜述[J].中國電機工程學報，2013（03）：62-70.

[6]陳玉和.儲能技術發展概況研究[J].能源研究與信息，2012，28（03）：147-152.

[責任編輯：王偉平]