儲能技術在能源互聯網中應用分析

張波琦

摘要：隨著世界人口不斷劇增，人們對能源資源的需求越來越大，所以各國都在不斷研發新的技術開發新能源，以維持能源的可持續開發。在能源互聯網中，儲能作為協調電能與多種能源靈活轉換和綜合利用的關鍵設備，使得多種能源以最清潔高效便捷的方式進行轉換、傳輸、存儲并在用戶端得到共享。由于儲能技術在能源互聯網中融合的高技術性，需要精通能源互聯網和可再生能源方面的技術人才，這是當前的發展的一個重大突破口，未來我國將建立一套能源互聯網發展系統，推動資源的儲存、利用和發展，共建人類文明和諧共同體，推動能源技術行業的轉型升級。本文分析了能源互聯網中儲能的作用和需求，并對儲能在能源互聯網中應用的關鍵技術進行了探討。

關鍵詞：儲能;能源互聯網;可再生能源發電

1能源互聯網中儲能的作用和需求分析

1.1支撐大規?？稍偕茉从押貌⒕W

大規模波動性及間歇性可再生能源發電的接入使得電源側的不確定性增加，加大了電網功率不平衡造成的風險。針對大規?？稍偕茉窗l電的接入，儲能有兩個層面的應用途徑：一方面，在能源生產環節通過儲能技術與可再生能源發電的聯合，減少其隨機性并提高其可調性;另一方面，在并網層面通過電網級的儲能應用增強電網對可再生能源發電的適應性。對于后者，作為電網的可調度資源，儲能將具有更大規模的應用價值和應用空間。在電網層面的應用中，儲能的應用需求可分為功率服務和能量服務：第一，功率服務中儲能應對電網的暫態穩定和短時功率平衡需求，作用時間從數秒至數分鐘。對于功率服務，需要響應快速的大容量儲能技術，如飛輪儲能、超級電容儲能等，這些儲能技術與電力電子技術相結合，具有四象限調節能力，可以對有功功率和無功功率進行雙向調節，對電網的電壓和頻率進行支撐。第二，能量服務中，儲能用于長時間尺度的功率調節，作用時間可以從數小時延伸至季節時間尺度，用于應對系統峰谷調節以及輸配電線路的阻塞問題。對于能量服務，雙向的電力儲能需要具有長時間尺度的存儲能力、較高的循環效率及較低的成本，實現可再生能源發電在時間維度上的轉移。

1.2支持多元能源系統能量管理和路徑優化

在局域多能源系統，管理者可以根據價格信息合理安排各能源的生產、轉換、存儲及消費，使得系統運行成本最低，并保證系統可靠和高效運行。儲能和釋能管理是系統運行決策的重要對象。系統可以依據儲能狀態的動態變化，確定儲能的功率方向和大小，維持系統內供需平衡。同時，系統潮流的分布將影響系統運行經濟性和效率。儲能的功率流向和大小是系統潮流優化的重要控制變量，可以使系統獲得最優的能量流路徑。儲能的安裝位置、容量大小和儲能釋能過程的優化對局域能源系統的經濟高效運行起到重要的作用。要求儲能具有動態響應系統運行狀態的能力、較高的轉換效率及便利的安裝條件。

1.3維持系統內多能源系統的能量平衡

隨著各類型能源網絡不斷擴展，能源互聯網中存在多種能量流的相互耦合和影響，能量供應不平衡問題日益凸顯，尤其在當前各能源網絡普遍存在用能峰谷問題時，供能不平衡帶來的不便和隱患被進一步放大，需要儲能弱化多種能源間的強相關和緊密耦合關系，實現系統內多能源系統的靈活性和可靠性，同時儲能的技術類型和作用時間尺度要與系統的能源供應需求和轉化元件的技術特性相匹配。

1.4提高能源交易的自由度

在能源互聯網中，儲能實現能源供應和消費在時間和空間上的解耦，改變了傳統能源供應及消費模式，能源的生產者和消費者作為交易主體都將參與到市場競爭中，并且其角色可相互轉換。理想的能源交易市場不僅可以促進能源在局部區域的優化分配，也可以在廣域范圍內提升資源配置的效率，使多能源自發形成合理高效的分配格局。對于大型的能源供應商，利用大規模儲能的“庫存”能力，響應市場價格的變動，促進了資源的合理分配和布局。與此同時，分布式儲能與能源生產的存在改變了用戶與能源供應商之間固有的供需關系，使用戶具有自由選擇參與或退出市場的權利。儲能的存在提供用戶參與能源交易的可能性，用戶根據自身的能源消耗需求和生產能力，結合儲能的配置，向能源市場發出定制的能源需求，在一些時段，將以生產者的角色向市場提供可靠的能源供給。儲能技術水平的不斷提升，催化出新的用能模式，如電動汽車，家用分布式儲能裝置等，有助于推動能源消費市場的變革，加速能源行業的進步。在良好的市場機制下，儲能的經濟性對能源互聯網的構建具有關鍵性的作用。

2能源互聯網中儲能應用的關鍵技術研究

2.1儲能的規劃及協同技術

大規?？稍偕茉吹母咝Ю檬悄茉椿ヂ摼W建設的基礎。集中式可再生能源發電的并網消納涉及電力系統充裕度、安全性和經濟性等方面的問題，如何利用儲能解決上述問題是目前各相關方關注的熱點。大規模化儲能與可再生能源發電的協同規劃與調度是實現電網級儲能應用的兩個關鍵問題：第一，儲能的規劃，包括儲能的選址、選型和容量配置幾個層次的內容，在規劃層面，通過儲能的合理選型、布局和容量配置，實現發輸電資源的協調配合和高效利用;第二，儲能的調度，涉及包含儲能、新能源、常規電源、可控負荷在內的機組組合問題，在調度層面合理安排儲能系統的調峰調頻和旋轉備用容量，實現新能源本地和跨區域消納。概括起來可歸納為兩層優化問題：外層為電網潮流約束下的儲能選址和容量配置優化，內層為以新能源送出消納或經濟性為目標的儲能充放電運行優化。

2.2與能量轉換裝置協調

能源互聯網中如何利用儲能建立各多元能源之間的耦合關系滿足潮流約束，并合理配置儲能容量，是能源互聯網中有待解決的一項關鍵技術。儲能動態特性對可靠性、能源利用率等指標的影響不能忽略，儲能對系統能量傳輸和轉換的經濟性、效率、可靠性等方面的影響也待評估。

2.3能量流優化與調度技術

能源互聯網中多元能源的耦合，使得能源輸入輸出路徑和配置變得復雜。此外各類設備的“即插即用”及故障時的“網絡重構”，都使得能量流路徑具有多變的特征。能源路徑選擇、能源分配的多元化和多變性為能源互聯網的設計和運行管理帶來挑戰。

3結語

總之，儲能技術的提高可以增加我國能源的使用率，能源互聯網的建立可以完善我國的能源調配，將儲能技術與能源互聯網聯系起來，可以提高我國資源的利用效率，實現資源的合理配置。因此要不斷加強能源信息之間的交流，促進能源的市場化，建立一套完整的能源分配標準，加大政策補貼，為我國儲能技術的進步提供經濟和信息基礎。

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作者簡介：

姓名：張波琦

出生年月：1983

學歷：碩士研究生

職稱：工程師

單位：國網西藏電科院