储能技术在能源互联网系统中应用及趋势

储能技术在能源互联网系统中应用及趋势发表时间：2017-12-25T10:31:38.107Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：张勇[导读] 摘要:“洁能+储能+智能”是能源互联网全新的发展趋势，储能技术在能源互联网中占据不可替代的位置，现阶段已有很多项目正在进行示范应用和工程实施。

（国电南瑞科技股份有限公司江苏南京 211100）摘要:“洁能+储能+智能”是能源互联网全新的发展趋势，储能技术在能源互联网中占据不可替代的位置，现阶段已有很多项目正在进行示范应用和工程实施。

文章主要讲解储能技术在能源互联网中的运用，并基于此对国内外的储能发展状况进行相应的分析，对今后储能技术的应用及趋势进行展望，得出储能技术市场缺口较大，只能依托示范推广的方法推进储能应用成本的减少，但下降空间极为有限，应该重视储能技术的创新和知识产权布局，努力研发成本低、寿命长、安全高效、容易回收的新型储能技术，为能源互联网的发展做长远的技术支持。

关键词:储能技术；能源互联网；分布式能源；调峰调频；电能质量能源互联网是融合使用先进的电力电子技术和信息技术，将很多分布式能源进行收集，并将相应的能源储存装置和多种负载组成的能量节点相联系，使能量和信息能够双向流动的智能能源网络，以期达到能源的高效、清洁和安全使用，方便能源的分配、交换和共享。

上世纪70年代就出现了“能源互联网”一词，其发展过程是不断深入与进化的。

在此过程中，虽说电力网依然是能源互联网发展的重要构成要件，但能源互联网不仅从范围上已然从电力网扩展到较大的能源和信息系统组织，而且从方式上由集中迈向分散、由单向转为双向，从而推动储能技术的兴起，同时储能也从单一化向多元化转变。

能够预知的是，相应的清洁能源技术、智能互联技术和规模储能技术将为能源互联网的创建和发展提供坚强的技术支持，“洁能+储能+智能”是今后能源互联网的发展趋势。

并且紧随中国“一带一路”战略的提出和实施，能源互联网不再只是局限于“西电东送”，而是更好的使用各地方、各种形式的资源，发展电力的同时也将带动相关产业共同发展，有效将西部的自然资源和东部的城市建设相融合，实现经济均衡化发展。

能源互联网的发展能够改善今后中国的生态格局，促使各区域平衡发展。

1储能技术在能源互联网中的应用1.1电网调峰调频电力组织调峰电源必须按照负荷变化情况紧密跟随出力，来维护电力组织电压和频率稳定。

电网期望调峰负荷可以迅速按照指令准时投入、实现系统切换，并按照指令迅速变换其出力水平。

由于旋转电源存在比较大的系统惯量，其响应的及时性和响应深度受到限制，就会造成延迟和偏离等现象发生，并且火电机组参加调频会减少其经济运作成效，不是最优选择。

储能技术在增强电网调度能力方面，能够降低因过度切换而造成传统调频电源的消耗；在增强电网调度水平方面，按照电源和负荷的瞬态变化情况，储能组织能够准时、可靠、快速地响应调度指令，并按照指令转换出力水平。

电网领域急需成本低、容量大的储能技术完善调频调峰的问题，便于增强其供电可靠性和电能品质。

电网1-2次调频储能项目的通常装机容量应保持在1MW以上，充放电时间应该在1-15min之间，日循环均值为10-40次，响应时间应保持在1min以内。

用作调频的储能项目，通常装机容量保持在 10MW以上，充放电时间维持在1-4h，均值循环为1-3次，响应时间要求不高，在1h以内投入就行[1]。

抽水蓄能、压缩空气储能能够满足以上的调峰需要。

现阶段建设的电网峰谷平衡储能项目通常是以抽水蓄能为主。

在“十二五”期间，国内的抽水蓄能电站建设的规模就在逐渐扩展，已经组成比较完备的的规划、设计、建设和运作体系，接连建成潘家口、广州、天荒坪、十三陵等独具世界先进功能的抽水蓄能电站，运行抽水蓄能电站装机容量达到了2773万千万，规模居世界第一。

用在电网调峰中的压缩空气储能，通常是在电网负荷处于低谷期的时候将电能用于压缩空气，把空气经过高压密封于特定的存储空间如山洞、储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气来发电。

和抽水蓄能相较，电池储能的方法通常都是用于规模较小的电网调峰，不过就目前来说，成本还比较高，但是因为电池储能技术比较适合使用于百千瓦至几十兆瓦级别的电网调频，相应的调频成效是水电机组的1.7倍，远胜于火电机组。

锂离子电池、液流电池、铅酸电池的应用范畴较广[2]，。

1.2改善配电质量和可靠性电力负荷对供电可靠性及电能品质的要求极为严格，一级负电不能停电，二级负电不能长期停电。

当电力系统发生隐患时，应该配有备用电源为用户连续供电，并且要预防负荷向电网回馈谐波等电能品质问题。

在增强配电网供电可靠性方面，当配电网发生意外时，储能组织能够成为备用电源为用户连续供电；在完善电能品质方面，应杜绝电压暂降、谐波等情况的发生，并且还应该减少主干网络扩容的投入，节省扩容资金[3]。

用作增强配电网可靠性和电能品质的储能项目装机容量通常保持在MW以上，充放电时间可以是几小时或者几分钟，但对响应时间的要求极高，就比如做电压支撑的响应时间通常在ms级。

飞轮储能、电池储能、超级电容器储能和氢储能能够广泛应用于配电领域。

飞轮储能系统几乎没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，缺点是能量密度比较低，保证系统安全性方面的费用高，在小型场合无法体现其优势，主要作为电池系统的补充。

电池储能技术成熟、成本适中，可对电网的电能品质进行迅速的评判和处置，因此在配电网中得到了较为广泛的使用，美国的很多配电服务项目中均是使用此种技术来实现的。

相对于电池储能，超级电容器能量密度较低，但是由于超级电容器的工作温度范围较宽、充放电极为迅速，能够反复充电高达数十万次。

所以，超级电容器储能适合用在供应短时、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如应付电压暂降行业瞬间停电、增强用户的用电品质、有效控制电力组织低频振荡，最大程度增强电能品质。

1.3分布式微电网储能微电网是能源互联网的基本组成单元，通过新能源发电、微能源收集、汇聚与分享以及储能和消纳形成“局域网”。

微电网应具备独立性、灵活性、交互性、经济性和安全性等特征，储能组织具备吸收能量和适度释放的特征，是微电网中能量缓冲最重要的环节，储能组织能够完善电能品质、优化组织配备、确保微电网安全运行；还能克服微电网惯性小、干扰能力差等现象，这样才能更好的弥补风力发电和光伏发电造成的影响，致使可再生能源输出功率具备相应的预测性和调度性[4]。

满足微网接入的储能技术要求同时具备功率型与能量型的特点，宜选用高密度、小体积的储能技术；用于改善电能质量的储能技术要有一定的响应速度，平滑负荷波动等。

现阶段微电网中可利用的储能装置有多种，包括蓄电池储能、超导磁储能、超级电容器储能等。

微电网先进储能技术的应用和推广，必将推动微电网在海岛、工业园区以及偏远地区得到更广泛的实施推广使用。

2储能发展现状智能电网、能源互联网正在深刻影响着人类社会的发展，大规模风电、光伏等清洁能源的应用带来了不可控的因素，分布式能源及能源双向、共享的应用必将深刻影响能源产生、传输和利用方式，储能技术是其中关键的支撑技术。

各种储能方式都不能完全兼顾价格便宜、安全性、高比功率、高能量、长使用寿命等多方面的要求，因此储能技术的发展和应用还处于起步阶段，具有广阔的技术前景和发展空间，全球储能项目装机主要分布在亚洲、欧洲和北美，抽水蓄能主要分布在中国、日本和美国，电化学储能主要分布在美国、日本和韩国。

大规模大容量储能技术中只有抽水蓄能技术相对成熟，占据了96%的储能能量比例，但是受地理条件和响应时间方面的制约，电化学储能和电磁储能由于其响应快、循环特性好近年来得到了充分的发展，尤其是电化学储能是全球发展最为迅速、增速最快，应用项目也是最多，电化学储能主要包括铅酸电池、液硫电池、钠硫电池、锂离子电池等，目前锂电池和钠硫电池占比较大，而锂离子电池增速更快。

截止2015年底，全球储能装机总量为167GW，据国际能源署（IEA）预计，到2050年全球储能装机将达到800GW以上。

现阶段，根据相关资料统计显示，美国的电池储能达到了每年30-40%的增长速度，2015年底总量已经超过300 MW，经估算到2019年将会增至1 GW。

中国的装机容量也在逐年上升，特别是电化学储能市场增速明显高于全球市场，相应的储能规模达到57.3 MW[5]。

经科技分类看出，钠硫电池的装机容量仍然处于首要位置，40% 的比值和2013年相比略有下降，锂离子电池的装机容量依次居之，位于第三名铅蓄电池达到11% ;在中国锂离子电池的使用比值最高，超过70% 。

从应用方面来讲，储能最多的就是使用在风电场、光伏电站、输配侧和辅助服务市场。

电池等储能技术的发展日新月异，政府也出台了一些政策支持示范项目的开展与运行，但仍然存在储能成本过高、储能技术路线不够成熟、技术标准不够健全，商业运行模式和价格机制不完善，商业推广难度较大等问题。

，若想储能技术与储能应用能够长远发展，还需得到政府政策的支持、技术的不断发展和运营模式的突破。

结语能源互联网、智能电网、清洁能源发电和电动汽车的快速发展，给储能产业带来了历史性的机遇，除成熟的抽水蓄能储能技术外，电化学储能等储能技术发展动力和前景十足，示范应用的规模和范围越来越广，伴随着低碳环保、清洁绿色战略的实施与推进，储能的应用价值逐渐得到了市场的认可储能技术已经先后应用多个领域，如电网调峰调频、微电网应用、电动汽车、解决可再生能源限电问题促进可再生资源的项目建设等，所取得的成果也是大家有目共睹的。

诚然在技术经济性、市场机制和盈利模式方面，储能应用还需要不断完善与发展，还需要政府政策的支持，才能有效促进储能的健康、长远、持续的发展。

参考文献[1]慈松.能量信息化和互联网化管控技术及其在分布式电池储能系统中的应用[J].中国电机工程学报,2015,35(14):3643-3648.[2]肖宇,赵波,赵鹏程,等.氢储能技术在全球能源互联网中的应用潜力分析[A].中国化工学会.2015年中国化工学会年会论文集[C].中国化工学会,2015:1.[3]肖宇.氢储能技术在全球能源互联网中的应用研究[A].中国化学会.中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十九分会：电化学材料[C].中国化学会:2016:1.[4]刘彦婧. 浅谈能源互联网储能节能技术发展及应用[J]. 科技视界,2016,30(18):231+234.[5]崔岩.能源互联网中储能系统发展趋势分析访中国电力科学研究院电工与新材料研究所储能研究室主任李建林[J].电气应用,2016,35(11):4-7.。