我國未來儲能技術發展探討

曾慶捷

（黑龍江大學，哈爾濱 150081）

我國未來儲能技術發展探討

曾慶捷

（黑龍江大學，哈爾濱 150081）

儲能技術發展是保障清潔能源大規模發展和電網安全經濟運行的關鍵。儲能技術主要用于平滑間歇性電源功率波動，減小負荷峰谷差提高系統效率和設備利用率，增加備用容量提高電網安全穩定性和供電質量，以及分布式發電和微電網、電動汽車等領域。隨著特高壓、智能電網和可再生能源發電規模的快速發展，以及我國電力結構的調整變化，儲能技術逐步成為國家能源科技創新和產業研究的焦點。

儲能技術；電力結構；趨勢

0 引言

能源問題、環境問題是當今社會關注的熱點，大力發展清潔能源是未來趨勢，但以風電和太陽能發電為代表的清潔能源，由于自身的不穩定性和間歇性給電網帶來重大挑戰。其并網應用規模越大，電網會越不安全。在全球應對氣候變化形勢下，世界范圍內正在經歷新型能源體系變革，能源全球互聯正從備受矚目的宏大構想邁向現實［1］，其中儲能技術起關鍵作用。

儲能技術的研究和發展一直備受能源、電力、交通等部門的重視，在電力系統儲能技術已被視為“采—發—輸—配—用—儲”六大環節中的重要組成部分。借鑒國內外風光電站并網的實踐，儲能技術可以實現清潔能源發電功率的平滑輸出，并能在電壓、頻率及相位上得到控制，成為提高系統運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動的一種手段。

1 儲能技術概述

儲能是指通過介質或設備把能量存儲起來、在需要時再釋放的過程。儲能技術是一項可能對未來能源系統發展及運行帶來革命性變化的技術［2］，分為儲電與儲熱，本文主要討論電能儲存技術。

1.1 儲能技術作用

儲能技術可以平滑間歇性電源功率波動。系統中安裝儲能裝置，可提供快速的有功支撐，增強電網調頻、調峰能力，大幅提高電網接納清潔能源的能力。

儲能技術可以減小負荷峰谷差，提高系統效率和設備利用率。電力系統如果能大規模地儲存電能，即在負荷低谷時將電能儲存起來，負荷高峰時再將其釋放出來，在一定程度上能夠緩解負荷高峰期的缺電狀況，提高系統效率和發輸配電設備的利用率。

儲能技術可以增加備用容量，提高電網安全穩定性和供電質量。電力系統具有足夠的備用容量是保證供電安全的要求，在系統遇到大的擾動時，儲能裝置可以在瞬時吸收或釋放能量，避免系統失穩。

1.2 儲能技術分類

目前儲能方式主要分為機械儲能、電磁儲能、電化學儲能3大類［3］，其應用、特點如表1所示。

表1 儲能方式分類及特點

2 電力結構變化

隨著我國電力供需矛盾的緩解，以及清潔發展的要求，電力行業發展正處于大轉型的關鍵時期。一方面，中國經濟發展進入深度調整和轉型階段，全社會用電需求增速下降，傳統火電發展遇到環境和消納的雙重制約；另一方面，由于以風電、太陽能發電為主的可再生能源利用迅速發展，中國已經成為全球規模最大的風電和光伏市場。電力結構調整著眼點是增加清潔能源供應和優化電源布局，關鍵是要用太陽能、風能等清潔能源替代化石能源，能源結構實現從化石能源為主向清潔能源為主轉變［4］。權威人士指出“十三五”電力規劃圍繞調整優化轉型升級展開。將調整電力結構，優化電源布局，升級變電網，增強系統調節能力。

要實現這一目標，需依托于能源互聯網對電力資源進行優化配置。全球能源互聯網已掀起世界能源電力發展新潮流，將對未來電力結構產生深遠影響。一是能源互聯網將使能源供應體系發生重大變化。傳統能源體系以化石能源為主，能源互聯網背景下則是以清潔能源為主。利用可再生能源發電精確預測技術，輔以先進的儲能技術，最大程度上滿足光電、風電等可再生能源發電的出力。二是能源互聯網將使能源供需關系發生重大變化。在能源互聯背景下，傳統的以生產順應需求的能源供給模式將被徹底顛覆，處于能源互聯網中的各個參與主體都既是生產者又是消費者［5］。

3 儲能技術發展趨勢

應對全球范圍內氣候變暖、能源短缺等問題，減少人類對化石能源的依賴，積極開發新能源和儲能技術，已成為業界和科技界研究的熱門課題［2］。近年，我國以建設儲能示范項目為依托，檢驗儲能技術對可再生能源發電并網、電力系統調頻、調峰及電力系統備用的效果。

我國清潔和可持續發展，應盡可能減少煤炭消費，“去煤化”是清潔轉型的重要方面。但替代煤電的風電、太陽能發電具有波動性、間歇性，其調節控制困難，大規模并網運行會給電網的穩定安全運行帶來顯著影響［6］。因此，儲能技術將應用于發電、輸電、配電、用電的各個環節，提高電網運行效率和安全性。

3.1 大規模新型儲能技術

達到兆瓦級/兆瓦時級的儲能規模方可應用于電力系統。目前，抽水蓄能、壓縮空氣儲能、電化學電池儲能可達到該級別的儲能規模，根據《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030）》，到2020年將有多個項目示范推廣。同時，儲能系統大規模集成技術是未來的發展方向，主要包括以下3個方面。

大容量電池成組技術。采用大容量單體電池，應用電池標準模塊，降低電池系統串并復雜度，彌補電池一致性差異，電池成組技術標準化等。

儲能系統用變流技術。提高動態和穩態性能，優化儲能電池的控制、實現控制功能多樣化，實現多臺變流器并聯，模塊化、標準化和集成化等。

儲能系統規模化集成技術。解決轉換效率、響應速度、出力控制精度、循環壽命管理等問題，儲能系統模塊化、標準化和大容量化。

3.2 靈活儲能技術

近年來，我國大力發展可再生能源和分布式發電，鼓勵新能源電源并網、利用。未來家庭光伏發電電池儲能、社區儲能、分布式發電及微電網、電動汽車等，因其靈活性將得到廣泛應用。

將來，供應側以新能源為主，用能側則是清潔、靈活的使用方式。電動汽車作為一種非常重要的靈活負荷和一種儲能設施，可以向一些小微電網、微電網、商業區域輸電，參與局部的電網平衡；可以為新能源大規模地進入能源系統，并網消納，提供負荷。電動汽車儲能電池接入全球能源互聯網，通過合理安排充電時間，輔助電網調峰，實現低谷充電、高峰放電［7］。

3.3 新型儲能材料

以超級電容器為代表的儲能裝置，其核心部分是性能優異的儲能材料時，才能確保其高功率密度和高能量密度，在系統中使用才是綠色、可持續的。

因此，儲能技術進步關鍵在于材料技術突破，出現新型或優化儲能材料。隨著新型儲能材料的出現或儲能材料的不斷創新發展，在儲能元件延長使用壽命、提高能量密度、縮短充電時間和降低成本等方面有望取得重要突破［7］。

3.4 堅強智能電網技術

電網建設與儲能配套設施建設同樣重要。我國能源需求和供應逆向分布，有風、有光的地方電網弱、負荷小。在沒有儲能設施條件下，消納能力不夠，就不得不棄風、棄光。因此，結合能源資源布局特點和經濟社會快速發展的需求，在實施“一特四大”戰略的基礎上，提出了堅強智能電網的發展理念［7］。

堅強智能電網以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展，適應各類電源和用電設施的靈活接入和退出，具有智能響應和自愈能力。在未來的儲能和實現全球能源互聯網方面，將發揮重要作用。

4 結語

伴隨我國電力結構調整，以及全球能源互聯網的構建，儲能技術及其產業的發展將成為各方關注的重點。儲能雖然在我國起步較晚，但隨著我國新電改方案的實施，清潔能源發電、智能微電網、電動汽車等行業的發展將不斷提速，儲能技術的應用將形成新的發展趨勢［2］。在發電、輸電、配電以及用電等各個環節，儲能技術將得到廣泛的應用。

［1］全球能源互聯網：儲能技術成最大掣肘［EB/OL］.［2016-04-21］.http：//smartgrids.ofweek.com/2016-04/ART-290009-8120-29089343_3.html.

［2］儲能技術應用將形成新的發展趨勢［EB/OL］.2015-07-14.http:// www.cet.com.cn/.

［3］電化學儲能技術的研究進展 ［EB/OL］.［2016-02-18］.http:// www.china-nengyuan.com/tech/89612.html.

［4］電力結構或將大變 “十三五”指明行業發展方向［EB/OL］.［2016-09-29］.http://www.gkzhan.com/.

［5］王亮，李欣，黎特.我國未來清潔電力發展趨勢研究［J］.國網技術學院學報，2016，19（4）：60-62.

［6］國家電網公司“電網新技術前景研究”項目咨詢組.大規模儲能技術在電力系統中的應用前景分析［J］.電力系統自動化，2013，37（1）:3-8.

［7］劉振亞.全球能源互聯網［M］.北京：中國電力出版社，2015.

Development of the Energy Storage Technology in the Future in China

ZENG Qingjie
（Heilongjiang University，Harbin 150081，China）

Energy storage technology development is the guarantee of clean energy development and the key of the power grid safe and economic operation.Energy storage technology is mainly used for smoothing intermittent power supply power fluctuations,reducing the peak-valley load difference to improve system efficiency and the utilization rate of equipment, increasing the spare capacity to improve stability and quality of power supply and power grid safety，and is used in distributed generation and power grid,electric vehicles and other fields.With the rapid development of the scale of UHV,smart grid and renewable energy to generate electricity，and the adjustment of the electric power structure in China,energy storage technology becomes the focus of national energy science and technology innovation and industry research gradually.How the future development trend of energy storage technology in our country，is a matter of concern to practitioners.

energy storage technology；electric power structure；trend

TK02

A

1007－9904（2017）03－0051－03

2017-02-15

曾慶捷（1995），男，研究方向為電力系統及其自動化。