分布式能源储能技术及关键技术研究

分布式能源储能技术及关键技术研究
摘要：进入工业化社会后，对能源的依赖更加严重。

另一方面，传统能源燃
烧时产生的CO2、NOX、SO2和烟尘等污染物不仅造成全球温室效应加剧，同时引
发了雾霾等环境问题。

传统发展模式造成资源日渐短缺、环境严重污染、生态明
显恶化，人类亟待寻求新的清洁能源方式，分布式能源成为能源领域的一个突破。

关键词：分布式能源；储能技术；关键技术；
引言
分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统，具有能效利用合理、损
耗小、污染少、运行灵活、系统经济性好等特点。

目前，我国高度重视节能减排
和能源结构优化工作，正在大力转变能源发展方式，积极调整和优化能源产业结构，实现能源利用的多元化发展。

1分布式能源的特点
相比于传统能源方式，分布式能源系统具有了以下方面的优势：（1）能够
提高能源利用效率。

能够高效地对冷、热、电能等多种形式的能源实现梯级利用。

（2）实现生态环境效益。

综合分布式能源系统能够对多种清洁能源形式进行有
效利用，其中风能、太阳能等更有助于实现生态环保。

（3）创造良好经济效益。

由于分布式能源系统能够减少大型电网和大型热力管网的建设，节约了大量的集
中供能成本，实现良好的经济效益。

（4）提高安全可靠性能。

分布式能源减少
了远距离传输的环节，可靠性和安全性都得到了较好的保障。

2分布式储能系统
分布式储能系统具有很大的灵活性，从几千瓦到数万瓦不等。

多点接入用户
端及低功耗的中低压配电网。

分布式储能系统在接入配电网络时，可以与分布式
电源并联，也可以与低压配电网络进行单独的连接。

分布式储能系统可以应用于
配电网络的各个环节，可以有效地提高系统的安全、稳定，减少大规模风电并网
对电网的影响，从而改善电网的供电品质，增强风力发电的容量，为智能电网的
发展提供了强有力的保证。

与集中式储能系统相比，它不需要太高的接入环境，
也不需要太多的自然条件，而在接入电网时，它具有更大的灵活性。

然而，它的
建造和维修费用要比集中式储能系统高得多。

3储能技术在新能源领域中的意义
储能技术是一种通过人为方式来解决能源供求的差异，有效地利用能源，并
通过人为的方式将其释放和存储的方法。

由于科技和电力电子技术的不断发展，
越来越多的储能设备出现在我们的日常生活中。

随着储能设备的成本不断下降，
人们对它的认识也随之发生了改变。

在我国的电力系统中，储能系统的应用越来
越广泛，尤其是在新能源产业中占有举足轻重的地位。

储能技术可以有效地解决
新能源在电网中存在的随机性、波动性问题，从而有效地降低了分布式电源对电
网的冲击。

在电力系统中，它的应用范围主要有：（1）它既可以作为能量的缓
冲器，又可以作为后备电源，可以在一定程度上解决输变电的不一致性问题，提
高电网的安全、稳定。

（2）能够提高电力系统的稳定性，由于储能设备在电力
系统中的应用，使得电力系统的可调度能力得到了提高。

（3）它可以有效地抑
制可再生能源的并网功率波动，降低电网的影响。

（4）能够提高电网的经济性，降低了不必要的能源消耗。

4分布式能源储能技术
4.1局部能源网络有效应用
在局域能源网络运行的时候，储能的过程中还要配合能量转换装置，确保系
统的运行效率高，而且保证经济性。

当局域能源网管理系统运行的时候，需要考
虑到存储能源的状态，还要明确供应与需求预测信息，充分考虑到能源的价格，
针对局域网络运行过程中的能源生产以及消费将决策制定出来，买卖能源的时候
还可以在能源市场中实现。

应用网络技术建立虚拟能源站，由于生产者存在分散性，对其行为难以预测，要有效管理分布式电源以及电动汽车，难度是非常大的。

通过发挥储能的作用，能源生产者虽然比较分散，但是供应能源的能力更强，还
可以进入到能源市场进行交易。

4.2储能系统容量优化配置
利用小波分析算法的基本理论，对采集到的高频信号和低频信号进行了重建
和恢复。

要解决单个储能设备存在的不足，必须充分发挥其优势，并进行功率分配。

在混合储能系统中，通过蓄电池组来吸收或释放储能信号的低频分量，并通
过超级电容对储能信号的高频分量进行吸收和释放。

从而得到蓄电池充放电功率
和超级电容充放电功率。

通过计算公式，得出了蓄电池和超级电容器之间的能量
变化。

在取样周期中，超级电容器的充放电次数比蓄电池充电和放电要多得多。

若单一地使用蓄电池来进行储能功率的吸收与释放，则需要蓄电池不断地进行充
电与放电，以保证风功率的稳定。

但是，对蓄电池的损伤增大，缩短了电池的使
用寿命。

在风电场中，配置混合储能系统，利用超级电容器快速充放电、容量大、转换效率高等优点。

通过这种方式，可以将不同的储能设备的优势发挥到最大，
从而有效地平抑风功率的波动。

4.3超导储能
超导储能系统的构成上来看，主要为线圈、PCS和低温系统，低温系统由超
导材料制成，放在低温容器中。

当直流电处于超导线圈中循环的时候，能量在磁
场中存储。

由于电能是在磁场中直接存储的，没有实现转换，无论是充电，还是
放电，速度都非常快，大约为几毫秒至几十毫秒，功率密度很高。

响应速度非常快，可以提高配电网的电能质量。

该储能技术所存在的缺点是，超导材料价格高，维持低温制冷运行需要大量的能源。

能量密度低，所持续的时间仅仅为几秒钟。

虽然已经有商用低温和高温超导储能产品，但成本非常高，技术维护复杂，在电
网中几乎不会使用，而是停留在实验层面。

5推进分布式能源发展
首先，为实现综合分布式能源大范围的规模性推进，需要在法律上允许和规
范分布式发电和能源利用模式，分布式能源系统标准体系在项目摸索中逐渐完善。

参考其他国家相关的法律政策：美国国家层面主要保证民众拥有是否接收设置分
布式能源设施的自主选择权，国家电网也需确保民众在有需求时可得到充分的备
用电力，同时剩余电量也应参考市场价格进行二次回购；实施净电表政策，向民
众提供双向计量式电表。

颁布《国家能源法》《国家能源政策法案》《美国清洁能源与安全法案》《分布式并网技术标准》，相继明确了分布式并网的技术要求和技术条件，并制定了详细的能效体系和可执行标准，推进分布式能源的发展。

德国出台《热电法》，明确了热电联产项目在售电价格之外，可按售电量额外获得相关补贴，《可再生能源法》对接入电站的规模及电压等级、过载及电压波动范围、电能质量等提出了要求。

日本相继成立了区域供热供冷协会和热电联产研究会，推进分布式能源的发展；《能源面域利用导则》中明确了分布式能源项目相关的流程和法规、手续等；颁布的《可再生能源法案》较大程度上落实了新型能源发电的出售电价，太阳能、风能和地热发电的上网价格约是火电或核电价格的2～4倍，通过各方面的手段，奠定了分布式能源的发展基础，并不断推进。

结束语
随着社会经济的不断发展，对能源技术的需求也越来越高。

特别是储能技术技术等方面，储能技术的转型升级对我国国民经济有着巨大的影响。

因此，有必要加快能源互联网背景下的储能技术的研发，以促进我国能源产业的持续发展。

参考文献
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