綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲能技術(shù)應用現(xiàn)狀研究

綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲能技術(shù)應用現(xiàn)狀研究摘要：近年來，隨機發(fā)電量比重的增大、負荷的快速增長、峰谷差的日益擴大，使得電網(wǎng)難以持續(xù)安全穩(wěn)定運行，同時能源危機與環(huán)境惡化問題日益加劇，使得傳統(tǒng)電網(wǎng)集中式管理方法、各能源子系統(tǒng)分立運行的工作模式、以及傳統(tǒng)的經(jīng)銷模式不再適應當下需求，轉(zhuǎn)型改革成為未來能源的研究重點。在此基礎上，智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、綜合能源系統(tǒng)、綜合能源服務、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)等一系列概念應運而生。本文就綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲能技術(shù)應用進行了分析。

關鍵詞：綜合能源；儲能技術(shù)；應用

引言

綜合能源系統(tǒng)要求各能源子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)互動、協(xié)同互補。儲能系統(tǒng)的特性可以彌補由于大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)所造成的功率、頻率以及電壓波動，并有助于對各能源子系統(tǒng)進行解耦控制，因此儲能技術(shù)將是未來綜合能源系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。

1儲能技術(shù)

廣義的儲能是指通過某種介質(zhì)和裝置，把以電能、熱能、機械能、化學能等為代表的某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量存儲起來，在需要的時候再將其轉(zhuǎn)化為特定形式的能量并釋放出來的一系列的技術(shù)和措施，包括煤、石油、天然氣等化石能源及電力、熱能、氫能、成品油等二次能源的存儲。狹義的儲能多指電能的存儲。因為電能是目前應用最廣泛的二次能源，所以儲能的轉(zhuǎn)換大多與電能的生產(chǎn)、利用和消耗相關。電能的存儲是儲能中最為重要的形式。進入21世紀以來，電力行業(yè)的高速發(fā)展、電子產(chǎn)品的快速普及以及可再生能源的大規(guī)模應用驅(qū)動著儲能產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，各種新型儲能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，儲能向著大型化、高效率、低成本的方向發(fā)展。

2儲能技術(shù)的分類

按照不同的分類方法，儲能技術(shù)可進行如下分類。

1）按照儲能原理分類，儲能可分為機械能儲能、電化學儲能、電氣類儲能、熱儲能以及化學類儲能等。其中，機械能儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣和飛輪儲能。電化學儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池等電池儲能技術(shù)。電氣類儲能包括超導儲能和超級電容儲能。熱儲能主要指通過利用水等相變材料將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿膬δ芊绞健；瘜W類儲能主要是指利用氫（H2）或合成天然氣（SNG）作為次級能量載體的儲能方式。

2）按照儲能時間長短分類，儲能可分為：短時儲能，通常放電時間為數(shù)秒到數(shù)分鐘。中期儲能，通常放電時間為數(shù)分鐘到數(shù)小時。長期儲能，通常放電時間為數(shù)小時到數(shù)天。

3儲能技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)中的應用

作為未來綜合能源系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，儲能技術(shù)將承擔有效提高可再生能源并網(wǎng)穩(wěn)定性、優(yōu)化電力配置、妥善處理電力系統(tǒng)故障、為廣大社會需求提供更加穩(wěn)定的電源的職責。

3.1電–熱聯(lián)合儲能系統(tǒng)

3.1.1能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)

隨著我國終端能源消費的清潔化和電氣化水平的快速發(fā)展，電能轉(zhuǎn)熱能的需求逐漸增加，這使得電力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)之間產(chǎn)生了密切的聯(lián)系。將電力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)相結(jié)合成電–熱聯(lián)合系統(tǒng)的形式是綜合能源系統(tǒng)的一種特有形態(tài)。電–熱聯(lián)合系統(tǒng)中的能源轉(zhuǎn)換形式多種多樣，其不僅可以借助熱能供應電力需求，還可借助可再生能源供給熱能需求。值得注意的是，目前熱能發(fā)電技術(shù)以及熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等已經(jīng)擁有了完善的生產(chǎn)體系，對于冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究目前則更側(cè)重于聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)自身效率的提高。

3.1.2儲能設備

現(xiàn)階段電–熱聯(lián)合系統(tǒng)中的儲熱技術(shù)大致分為人工儲熱與自然儲熱兩種。人工儲熱包括儲熱與蓄冷兩部分，其中儲熱部分包括顯熱、潛熱和熱化學等多種方式，就目前來看，在今后的電–熱聯(lián)合系統(tǒng)中，大容量的相變儲熱將占據(jù)著很大的比重。對于蓄冷部分，發(fā)展空調(diào)用蓄冷技術(shù)、創(chuàng)新發(fā)展與電源特性、用戶端冷負荷動態(tài)特征相匹配的儲冷技術(shù)、調(diào)節(jié)技術(shù)，是以后的主要研究方向。在電–熱聯(lián)合系統(tǒng)中合理應用儲能技術(shù)，能夠使熱力系統(tǒng)的慣性、時間常數(shù)，調(diào)節(jié)靈敏度大大提高，進而使得系統(tǒng)與可再生能源的輸出特性、電力系統(tǒng)的峰谷特性協(xié)調(diào)一致，這種操作方法較為簡單，費用支出相對較少，能夠妥善處理現(xiàn)今中國能源發(fā)展中的可再生能源消納困難、能源效率偏低等關鍵問題。對于區(qū)域級及以上電網(wǎng)，儲能設備有兩種應用位置，一是源側(cè)，一是負荷側(cè)。用在源側(cè)的儲熱系統(tǒng)能夠打破熱電聯(lián)產(chǎn)機組“以熱定電”的電熱剛性耦合特征，增強系統(tǒng)出力靈活性。

3.2電–氣聯(lián)合儲能系統(tǒng)

儲氣罐是電–氣聯(lián)合系統(tǒng)中常見的儲能設備，作為氫氣的存儲裝置，當天然氣負荷出現(xiàn)波動異常或者天然氣系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性問題時，儲氣罐作為一種補給裝置，可以提高天然氣供給的穩(wěn)定性。配備地下儲氣庫的電轉(zhuǎn)氣儲能技術(shù)，是一種大規(guī)模儲能技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)季節(jié)性調(diào)峰功能。此外直接利用已有天然氣系統(tǒng)的基礎設施（管道以及儲氣裝置）等可將電轉(zhuǎn)氣技術(shù)轉(zhuǎn)換而來的天然氣進行遠距離傳輸和大規(guī)模儲存。

3.3電力–交通聯(lián)合儲能系統(tǒng)

近年來隨著電動汽車的出現(xiàn)，電力–交通聯(lián)合儲能形式逐漸增加，與過去的燃油汽車相比，電動汽車能夠減少石油能源消耗，為環(huán)境保護作出更大的貢獻。電動汽車既是耦合環(huán)節(jié)也是儲能環(huán)節(jié)，本質(zhì)上是將電力存儲以電能的形式釋放出來，并沒有能量形式的轉(zhuǎn)換。大量的電動汽車作為隨機負荷接入電網(wǎng)勢必對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生一定的影響，但同時電動汽車電池快充快放的特性也為電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻以及經(jīng)濟調(diào)度提供了新的途徑與思路。

4當前儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置和控制的有效策略

4.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)階段通過有效分析多種儲能系統(tǒng)，就能促進大體積、功率比較高和高密集度系統(tǒng)進行相應的并網(wǎng)，在整個過程中要科學有效的控制存儲單元高密度，這樣才能在微網(wǎng)中得到廣泛的運用。與此同時要對超級電容裝置進行有效的運用，這樣做的目的能夠積極該改善電能質(zhì)量，調(diào)整風電場功率的前提下，還能調(diào)整期太陽能電廠功率，保證裝置的原理以及相關結(jié)構(gòu)變得比較系統(tǒng)，對超級電容管理和網(wǎng)絡控制進行全面的融合，加強控制過程中的整體效果。另外在環(huán)路設計支持的背景下，電能質(zhì)量能夠得到科學控制，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的大力支持，再分析其混合儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就能定型分析其功率，加強系統(tǒng)在使用過程中的年限，進一步優(yōu)化電池儲能系統(tǒng)。

4.2儲能吸引要實現(xiàn)優(yōu)化配置

對于我國的儲能系統(tǒng)而言，在優(yōu)化時應該對實現(xiàn)高質(zhì)量以及穩(wěn)定的電能，保證功率的在波動的過程中具有平穩(wěn)性，充分考慮經(jīng)濟以及技術(shù)性，讓內(nèi)部的容量得到提高，更好的滿足現(xiàn)如今的儲能需要。有效的開發(fā)新能源，在對運行過程中的特點曲線進行分析，還要進一步探究其電力系統(tǒng)設計，考核曲線以及相關的負荷特性，這樣才能在一定程度上優(yōu)化新能源發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)，保證其電力系統(tǒng)更加的科學和完善。

4.3儲能系統(tǒng)控制策略

對于儲能系統(tǒng)而言，在對其配置進行完成后，就要科學有效的分析其補償效果，這樣能夠利于儲能系統(tǒng)得到科學有效的控制，還能進一步成為整個系統(tǒng)不可缺少的重要核心內(nèi)容，為了能夠?qū)κ袌霭l(fā)展過程中的需求給與滿足，對儲能系統(tǒng)大功率進行全面控制的基礎上，還要對應用其放電強等相關特點，不斷提高并網(wǎng)變流器的設計工作，合理控制其功率，這樣才能對輸出輸入的實際需求給與滿足，加強儲能系統(tǒng)復合能力。

結(jié)束語

通過運用新能源，能科學有效的處理能源大規(guī)模缺乏這一問題。在對系統(tǒng)自身穩(wěn)定性進行加強的基礎上，還能對其全面性給予保證，進一步提高功率在波動過程中的指令，加強電能質(zhì)量，對出現(xiàn)的問題進行科學處理?，F(xiàn)階段無論是儲能系統(tǒng)的前期規(guī)劃，還是中期進行推動的過程，都能加強經(jīng)濟性，對資源配置進行不斷優(yōu)化的基礎上，還能保證不同場合的儲能系統(tǒng)都能得到科學有效的運用。

參考文獻

[1]古哲源,蘇小林,秦宏,李敏,閆曉霞.綜合能源系統(tǒng)儲能規(guī)劃研究[J].電氣自動化,2019,41(05):31-34.