能源互联网背景下的电力储能技术展望

能源互联网背景下的电力储能技术展望
摘要：电力储能技术是能源互联网背景下电网建设的关键技术之一，在提高可再生能源利用率和缓解电网调峰压力方面发挥着重要作用。

本文概述了能源互联网的内涵，分析了能源互联网背景下电力储能技术优势和现状，并展望了电力储能技术发展方向，期望对提高我国电力储能技术水平有所帮助。

关键词：能源互联网；电力储能技术；可再生能源；电网
近年来，我国高度重视能源互联网建设，将互联网技术运用到能源系统中，实现各类能源的分配共享、协同运行，促进国内能源电力行业创新发展。

在能源互联网背景下，要大规模应用电力储能技术，提高分布式可再生能源发电接入能力，有效调节电网用电负荷，为电网调峰调频提供技术支撑。

1能源互联网概述
能源互联网是以电力网络与网络通信技术为支撑，以可再生能源为主要能源利用形式，与气、热、交通等网络密切耦合，采用大量信息组件、分布式元件和储能设备，共同组建能量、信息双向流动的共享网络[1]。

根据能源互联网的定义，可以分解出以下关键点：一是能源互联网涉及三个必要条件，分别为互联网、能源物理循环和信息流动，三个必要条件相互匹配，形成整体业态。

二是能源互联网包括三种动态变化量，分别为能量流、价值流、信息流，三种动态变化量相互作用、相互关联，驱动能源互联网运行。

三是能源互联网引入互联网思维，既包括信息-能源融合后形成的“广域网”，又包括以分布式能源、微网、储能为基本元素组成的“局域网”，能够实现能源按需传输，达到能源供给动态平衡的要求[2]。

四是能源互联网的能源接入形式多样化，但是从目前现状以及未来发展趋势上来看，电网必然是能源互联网的主体，形成了以电网为主要枢纽的信息-能源一体化架构。

2基于能源互联网背景下的电力储能技术优势
电力储能技术是在电力生产和使用中将剩余电能储存起来以备调度使用的一种技术。

电子储能技术是电网建设的重要技术，在能源互联网背景下发挥着巨大的技术优势。

2.1提高可再生能源利用率
近年来，我国大力发展可再生能源项目建设，使得可再生能源发电在电力系统中的比重不断增加。

但是，可再生能源发电与传统火力发电相比，在电力生产稳定性和输送稳定性方面存在明显不足，导致可再生能源的持续供给能力偏低。

而在可再生能源发电领域运用电力储能技术，能够通过储存和释放剩余电能，提高可再生能源供电的稳定性，满足新能源大规模并网条件下火电机组深度调峰控制需求，有助于提升可再生能源在能源互联网背景下的利用率[3]。

2.2缓解地区电网调峰压力
在能源互联网背景下，电网向着互联式方向发展，需要重点解决电能按需传输问题，满足社会发展对电能的需求。

但是，我国部分地区一直存在着供电紧张现象，电网调峰压力较大，甚至个别地区在用电高峰期实施了拉闸限电应对策略，对社会经济发展和居民正常生活带来了不便。

而在电网建设中运用电力储能技术，能够借助该技术的双向调节功能，将电网负荷低谷的剩余电力储存起来，并在用电高峰期时释放出来，提高电网削峰填谷能力，有效缓解电网调峰压力。

2.3保障配电网安全可靠供电
配电网升级改造是一项投资较大的工程，在部分季节性临时负荷较大的地区，可以运用电力储能技术替代配电网升级改造工程，满足地区新增负荷的供电需求，节省电网建设成本支出。

在配电网建设中，可以建设一定规模的分布式储能电站，减少线路更换，借助电力储能技术释放电能，为重要负荷用电提供安全可靠的供电保障。

3基于能源互联网背景下的电力储能技术现状
3.1锂离子电池储能技术
锂离子电池是以锂金属或锂合金为材料，使用非水电解质溶液的高能量密度电池。

该储能技术具备密度高、循环性能优越、输出功率大、充放电效率高、环保性良好、使用寿命长等优点，同时也存在着成本高、与普通电池相容性差、需要设置特殊保护电路的弊端。

从锂离子电池技术的应用前景来看，该技术已经成为电动汽车的关键技术之一，但是必须解决好锂离子电池安全性问题，实现锂离子电池的规模化生产和应用。

3.2液流电池储能技术
液流电池储能技术已经在国内外的多个新能源储能示范项目得到成功应用，该储能技术具备深度放电、安全性强、充放电速率高、充放电切换快、储罐尺寸不限、无污染物排放等优点，同时也存在着电池正负极电解液交叉污染、离子交换膜成本高、能源转换率偏低等弊端[4]。

对于国内电力储能领域而言，液流电池储能技术依赖于进口外国关键材料，制约着该储能技术的广泛应用。

3.3钠硫电池储能技术
钠硫电池技术是日本、欧洲国家广泛使用的电力储能技术，该储能技术具备效率高、能量大、材料成本低、使用寿命长、质量轻等优点，同时也存在着原材料易燃、安全性差、移动性差等弊端。

钠硫电池储能系统在建设中需要投入高额的资金，并且对运行环境有着苛刻的要求，为推广应用钠硫电池储能技术，必须解决好该技术的经济性、安全性问题。

3.4压缩空气储能技术
压缩空气储能技术将剩余电力压缩空气，将其储存到高压密封设施内，待用电高峰期释放出压缩空气驱动燃气轮机发电。

该储能技术具备规模大、稳定性强、运行寿命长、技术成本低等优点，同时也存在着储能效率低、响应速度慢、设备系统控制复杂等弊端。

在应用压缩空气储能技术时，要重点解决储能设备建设区域的地理条件问题。

3.5飞轮储能技术
飞轮储能技术借助电动机驱动飞轮处于高速旋转状态，再用飞轮高速旋转带动发电机发电。

该储能技术具备无摩擦损耗、能源转化率高、无污染物质排放、充电时间短、使用寿命长等优点，同时也存在着储能密度低、自放电率高、技术成本高等弊端。

飞轮储能技术能够提高可再生能源消纳水平，但是整体技术成熟度不高，可适用的电力储能产品较少，需要进一步完善该项技术。

3.6超导储能技术
超导储能技术是以电磁原理为基础，在零电阻环境下促使超导磁体环流处于无能耗状态持久储存电磁能的一种储能技术[5]。

该储能技术具备充放电时间快、响应速度快、功率密度大等优点，同时也存在着超导材料成本高、能量消耗大、能量密度低等弊端。

在国内的电力储能领域中，超导储能技术水平不高，材料获取难度大，使得此项技术尚处于研究探索阶段。

3.7超级电容器技术
超级电容器是一种新型的储能装置，通过电极与电解质的界面双层实现能量存储。

该储能技术具备充放电时间快、循环次数多、维护方面、适用环境限制条件少、使用寿命长等优点，同时存在着能量密度低、储存能量相对较小、成本费用高等弊端。

4能源互联网背景下电力储能技术的展望
在能源互联网背景下，电力储能技术发展要以能源耦合、互动、共享为目标，促进能源高效率转化，提高储能利用率。

4.1发展能源统一调度技术
能源互联网要围绕可再生能源利用建设电网，整合所有可再生能源协调运作，运用大规模电力储能技术提高能源利用率。

在电力储能设施建设中，要制定储能规划，包括储能选址、设备选型、容量配置等方面，科学搭配新能源、常规电源与储能之间的组合，使电力储能被应用于电力系统调峰调频、备用容量调配等领域，最大程度消纳新能源，实现对多种能源的统一规划和调度。

4.2研究电力储能系统配置
电力储能技术发展要重点开展储能系统运维检修技术研究，掌握各类型电力储能技术特点、功能性、经济性和可行性，建立起面向能源互联网建设需求的电力储能配置模型，使电力储能系统能够适用于发电、输电、配电、用电等多种应用场景，提高电力储能技术的实用价值[6]。

为此，电力储能技术研究要将储能电站并网、运行控制、信息交换、安全防护等方面作为技术攻关重难点，实现电力储能系统与可再生能源的协调运行。

在此基础上，有关部门须出台可再生场站与储能场站的联合调度规范、信息接入规范和运行控制规范，促进电力储能技术得到有效应用。

4.3发展电力储能运行控制技术
当前，在国内数十兆瓦的电池储能电站中已经成功应用了储能电站监控技术、能量管理技术，保证了电力储能系统与新能源的顺利并网。

但是，在储能系统规模不断扩大的形势下，储能系统运行控制技术呈现出发展滞后状态，不能适应规模化储能系统多个应用场景的多目标控制需求。

基于此，在未来的电力储能技术发展中，要进一步提升电力储能系统运行控制技术水平，提高系统响应速度和控制精度，充分考虑多种新型储能系统的性能特点，研究联合调控技术，以适应能源互联网的发展要求，保障大规模储能系统安全高效运行，支撑电力储能技术在电力系统输电、发电、配电领域中的全面应用。

4.4发展电力储能系统运维体系
为进一步推广应用电力储能技术，提高储能技术的应用价值，有必要将具备商业运营前景的储能技术推向市场，扩大电力储能技术的应用行业领域，如锂离子电池技术、液流电池技术等。

在电力储能技术推广过程中，要继续研究储能系统应用阶段的运维技术，针对不同的电力储能技术构建起相应的安全预警体系、防护技术体系、消防技术体系等，最大程度降低因电力储能技术安全性引发的人身伤亡事故、财产损失事故以及环境污染问题[7]。

尤其针对大规模储能电站而言，要建立健全安全运维体系，使安全运维涵盖危险预警、应急处理、消防演练等方面，确保电力储能系统安全运行。

4.5促进电力储能系统智能化发展
电能储能技术发展要引入智能化技术、计算机技术、自动化控制技术、信息技术等，将先进的科学技术与电力储能技术有机结合起来，拓展电力储能系统功能，促进电力储能系统向智能化、信息化方向发展。

如，在电力储能系统建设中运用CAD可视化技术替代人工控制模式，提高运行控制的响应速度和准确性。

此外，电力储能技术集成化发展要引入现代智能技术，统一多种发电方式，将新能源作为储能重点，确保集成化控制目标的实现，提高电力储能运行效率。

4.6助力实现碳达峰、碳中和目标
随着碳达峰、碳中和目标的提出，新能源必将成为能源互联网中的供电主体，而电力储能技术作为支撑大规模新能源发展的关键技术，应进一步明确未来发展方向。

在电力储能技术发展中，储能材料要满足高循环稳定性、低成本性、高储能密度等方面的要求，确保规模化储能技术具备电网辅助服务、综合能源服务功能，提高可再生能源消纳比例和电能利用率，减少碳排放，进而为实现碳达峰、碳中和目标提供有力技术支撑。

5结论
综上所述，能源互联网建设要认清电力储能技术优势，大规模应用电力储能技术提高电网削峰填谷能力，保障可再生能源发电并网后得到最大程度利用，实现能源的双向按需传输，构建起新型的能源利用体系。

在未来的能源互联网建设中，要继续发展能源统一调度技术与运行控制技术，完善电力储能系统配置和运维体系，从而促进电力网络系统创新发展。

参考文献
[1]马霁旻,马元培.刍议能源互联网背景下的电力储能技术[J].科技创新与应用,2020(31):138-139.
[2]柴雯,吴明锋,杨姝.能源互联网背景下电力储能技术发展问题研究[J].山西电力,2021(2):36-39.
[3]李宇飞.能源互联网视域下电力储能问题研究[J].科技创新与应用,2021(23):90-92.
[4]陈锦攀刘俏裘钢.基于专利视角的电力储能领域发展态势与对策[J].储能科学与技术,2019(3):613-618.
[5]周喜超.电力储能技术发展现状及走向分析[J].热力发电,2020(8):7-12.
[6]邢学韬,林今,牟树君.基于高温电解的大规模电力储能技术[J].全球能源互联网,2018(3):303-312.
[7]刘彦齐,丁亚鹏,周博伟.电力储能技术及应用研究[J].装备维修技术,2020(2):293-293,295.。