分布式能源系統(tǒng)常用儲(chǔ)能技術(shù)淺述

1、分布式能源系統(tǒng)常用儲(chǔ)能技術(shù)淺述摘要：近年來，新能源的發(fā)展速度不斷加快，國(guó)家也對(duì)新能源的開發(fā)和利用 提供政策上的支持，越來越多的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)。由于新 能源發(fā)電具隨機(jī)性和不可控性，并入電網(wǎng)后必然會(huì)對(duì)電網(wǎng)整體調(diào)度和控制產(chǎn)生影 響。而儲(chǔ)能技術(shù)能夠解決這一問題。因此，將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用在新能源發(fā)電中具有 一定的實(shí)用意義。關(guān)鍵詞：分布式能源張;儲(chǔ)能技術(shù)；綜述引言分布式能源系統(tǒng)因其采用了清潔能源，滿足新時(shí)代節(jié)能減排的要求，因此在 近年來得到了蓬勃發(fā)展。因?yàn)榉植际侥茉淳哂幸欢ǖ碾S機(jī)性與間歇性，所以無論 是并網(wǎng)運(yùn)行還是孤島運(yùn)行，都會(huì)出現(xiàn)電壓波動(dòng)與頻率波動(dòng)現(xiàn)象。基于此，以下對(duì) 分布式能源系統(tǒng)常用

2、儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了探討，以供參考。1分布式能源體系中采用的儲(chǔ)能技術(shù)1.1潛熱儲(chǔ)熱潛熱儲(chǔ)熱的基本原理是：材料的兩相處于平衡共存狀態(tài)，當(dāng)一相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪?相時(shí)，熱量被吸收或者釋放。在相變過程中每單位質(zhì)量材料吸收/釋放的熱量稱 為潛熱。潛熱儲(chǔ)熱目前是最受關(guān)注的儲(chǔ)熱技術(shù)，主要是因?yàn)闈摕醿?chǔ)熱材料的儲(chǔ)能 密度明顯大于顯熱儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)能密度，具有很好的實(shí)際研發(fā)前景。1.2抽水蓄能電站在各種電力儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能電站是最成熟、應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能技術(shù)。 抽水蓄能主要是在用電低谷時(shí)，水泵將水從低處抽到高處的水庫(kù)；用電高峰時(shí)， 打開水庫(kù)利用水的勢(shì)能發(fā)電。抽水蓄能具有能量密度高、存儲(chǔ)容量大以及存儲(chǔ)周 期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是會(huì)受地

3、理位置和投資成本的限制，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成影 響。1.3水蓄冷技術(shù)水蓄冷技術(shù)多利用電網(wǎng)峰谷電價(jià)的差異，用冷水機(jī)組夜間在水池內(nèi)蓄冷，然 后在高峰時(shí)段將儲(chǔ)存的冷量釋放到空調(diào)系統(tǒng)中。此技術(shù)應(yīng)用于分布式的優(yōu)勢(shì)是可 以利用原有的蓄水設(shè)施、消防水池等，降低項(xiàng)目成本，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱和蓄冷 2種用途。1.4蓄電池儲(chǔ)能蓄電池儲(chǔ)能是一種化學(xué)儲(chǔ)能方式，主要由蓄電池中的電解質(zhì)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)將 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)起來。在電力系統(tǒng)中，蓄電池在負(fù)荷低谷充電儲(chǔ)能，負(fù)荷 高峰時(shí)將電能輸送到電網(wǎng)。使用壽命相對(duì)較短，維護(hù)過程復(fù)雜，但其有響應(yīng)時(shí)間 短、無地域限制及效率高優(yōu)勢(shì)。2儲(chǔ)能技術(shù)在新能源發(fā)電中的應(yīng)用2.1電池管理系統(tǒng)（B

4、MS）電池管理系統(tǒng)（BMS ）主要由電池能量網(wǎng)卡、電池能量集線器和電池能量交 換機(jī)組成。能根據(jù)電池的單體特性，在電池串聯(lián)充電和單體電池均衡充電間自動(dòng) 切換，保證電池不欠充、不過充。在電池充放電過程中，BMS通過對(duì)電池單體狀 態(tài)、環(huán)境溫度及系統(tǒng)電流等信息進(jìn)行監(jiān)控。精確估算單體電池和整個(gè)電池系統(tǒng)的 放電能量，為整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作狀態(tài)管控提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)對(duì)不具備放電能 量的單體電池進(jìn)行完全隔離，延長(zhǎng)單體電池和整個(gè)系統(tǒng)電池的循環(huán)壽命?？紤]到 低壓臺(tái)區(qū)的應(yīng)用，電池儲(chǔ)能規(guī)模較小，采用一套PCS就能完成電池能量與低壓交 流系統(tǒng)的交換，無需配置獨(dú)立的儲(chǔ)能管理系統(tǒng)去協(xié)調(diào)多組PCS控制，即通過BMS 完成電池、

5、PCS的控制，BMS配置相應(yīng)數(shù)據(jù)接口，簡(jiǎn)單的人機(jī)交互界面，并可用 于接入移動(dòng)終端設(shè)備，方便運(yùn)維。如果是比較大型的工業(yè)用戶，配置電池儲(chǔ)能規(guī) 模較大的，可配置儲(chǔ)能監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)采集多套PCS信息、 BMS信息及電池信息來完成監(jiān)控、保護(hù)、告警及對(duì)多臺(tái)PCS的協(xié)調(diào)控制。2.2提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性由于負(fù)荷曲線受晝夜，季節(jié)性的影響變化較大以及負(fù)荷的不可控性，這就增 加了制定相應(yīng)發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度計(jì)劃的難度。而用過儲(chǔ)能技術(shù)可以優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度和 增強(qiáng)發(fā)電站應(yīng)對(duì)負(fù)荷突變的能力，保證電力系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。利用儲(chǔ)能裝置在 用電低谷時(shí)，儲(chǔ)存發(fā)電廠多余電量，而在用電高峰時(shí)期，儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)輸送電 能來應(yīng)對(duì)負(fù)荷的

6、需求，達(dá)到對(duì)負(fù)荷削峰填谷的目的。在系統(tǒng)因事故而導(dǎo)致大規(guī)模 停電時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以作為不間斷電源為負(fù)荷提供電能或作為黑啟動(dòng)計(jì)劃中的電 源為發(fā)電廠提供廠用電。因此儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于維持電力系統(tǒng)安全、可靠及穩(wěn)定運(yùn)行 具有重要的作用。2.3污水源熱泵污水源熱泵系統(tǒng)是通過污水換熱器與中介水進(jìn)行換熱，中介水進(jìn)入熱泵，通 過電能驅(qū)動(dòng)熱泵主機(jī)，冬季從水資源中提取低品質(zhì)熱能，通過熱網(wǎng)供給采暖及生 活熱水系統(tǒng)；夏季將水資源中的低品質(zhì)冷能“汲取”出來，經(jīng)管網(wǎng)供給室內(nèi)供冷 系統(tǒng)，給室內(nèi)提供空調(diào)制冷，充分利用污水能量。污水具有水處理量大、水源穩(wěn) 定、冬暖夏涼等特點(diǎn)，城市污水作為冷熱源為污水源熱泵提供能量。按污水熱能 提取方式可

7、分為直接利用式和間接利用式。熱泵空調(diào)機(jī)組換熱器中的制冷劑與污 水直接進(jìn)行換熱，提取其中熱量或冷量，稱之為直接換熱式熱泵空調(diào)系統(tǒng)；通過 熱交換器使污水與某種中間介質(zhì)進(jìn)行熱交換，隨后通過中間介質(zhì)同制冷劑換熱的 系統(tǒng)，稱之為間接換熱式熱泵空調(diào)系統(tǒng)。直接換熱系統(tǒng)制熱效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、 系統(tǒng)壽命低、機(jī)組清洗周期短；間接換熱系統(tǒng)制熱效率低、系統(tǒng)復(fù)雜、使用壽命 長(zhǎng)、清洗周期長(zhǎng)。2.4儲(chǔ)能電池目前電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的電池主流產(chǎn)品為鋰電池，各類鋰電池的性能也不盡 相同。其中，三元鋰電池存在安全隱患，國(guó)內(nèi)發(fā)生過三元鋰電池火災(zāi)事故；鈦酸 鋰電池成本較高（23倍于普通鋰電池），能量密度低導(dǎo)致占地面積大；錳酸鋰 電池壽命

8、較短，能量密度也不高?？紤]到儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電池的安全性、循環(huán)壽命、 成本和倍率性能對(duì)電池的要求較高，綜合比較下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)大都選擇磷酸鐵 鋰電池。2.5燃?xì)夥植际侥茉慈細(xì)夥植际侥茉粗敢蕴烊粴鉃橹饕剂?，在用戶端就近布置，通過冷熱電三 聯(lián)供技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用的能源供應(yīng)模式。典型的燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)包括原 動(dòng)機(jī)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、制冷設(shè)備等。天然氣在原動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī) /內(nèi)燃機(jī)/微型燃?xì)廨啓C(jī)等)燃燒后，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，其中排出的高溫?zé)煔?余熱可以依據(jù)終端用戶的需求采用多種利用形式，可以經(jīng)過余熱利用設(shè)備的換熱 過程，將水加熱成高溫水蒸氣，高溫水蒸氣再進(jìn)入蒸汽輪機(jī)內(nèi)推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，然 后通過

9、發(fā)電機(jī)發(fā)電；從余熱利用設(shè)備中排出的低溫?zé)煔饪赏ㄟ^煙氣驅(qū)動(dòng)吸收式熱 泵來提供熱水，而從蒸汽輪機(jī)排出的中溫蒸汽可驅(qū)動(dòng)熱泵來提供冷量和熱量。3探討與展望隨著分布式能源系統(tǒng)日益廣泛的投入使用，國(guó)內(nèi)外在分布式儲(chǔ)能方向的研究 也越來越深入。在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，分布式儲(chǔ)能的市場(chǎng)需求也日益增強(qiáng)。針對(duì) 大電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻，開展分布式儲(chǔ)能響應(yīng)資源的協(xié)同調(diào)控是非常有必要的。從當(dāng) 今分布式儲(chǔ)能應(yīng)用狀況來看，國(guó)外在商業(yè)模式上處于領(lǐng)先水平，國(guó)內(nèi)方面應(yīng)當(dāng)認(rèn) 可儲(chǔ)能的作用，使儲(chǔ)能設(shè)備獲得與其他資源同等的身份，通過分布式儲(chǔ)能匯聚參 與電網(wǎng)輔助服務(wù)，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。結(jié)束語(yǔ)本文在歸納幾種常見儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠 解決新能源不穩(wěn)定出力問題和提高能源的利用率，得出了儲(chǔ)能技術(shù)是我國(guó)能源可 持續(xù)發(fā)展有效途徑。參考文獻(xiàn)陳瞳，張偉波,周宇昊，楊帆，李富國(guó),王世朋.分布式能源系統(tǒng)常用儲(chǔ)能技 術(shù)綜述J/OL.能源與環(huán)保,2019(07):138-1422019-07-31.朱敏.推進(jìn)“分布式能源+儲(chǔ)能”快速健康發(fā)展N.中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào),2018- 04-04(005).石定寰.儲(chǔ)能對(duì)可再生能源發(fā)展地位重要