綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀研究

綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀研究摘要：近年來，隨機(jī)發(fā)電量比重的增大、負(fù)荷的快速增長、峰谷差的日益擴(kuò)大，使得電網(wǎng)難以持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)能源危機(jī)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(yùn)行的工作模式、以及傳統(tǒng)的經(jīng)銷模式不再適應(yīng)當(dāng)下需求，轉(zhuǎn)型改革成為未來能源的研究重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)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(wù)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)等一系列概念應(yīng)運(yùn)而生。本文就綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：綜合能源；儲(chǔ)能技術(shù)；應(yīng)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(dòng)、協(xié)同互補(bǔ)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性可以彌補(bǔ)由于大規(guī)?？稍偕茉唇尤腚娋W(wǎng)所造成的功率、頻率以及電壓波動(dòng)，并有助于對(duì)各能源子系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制，因此儲(chǔ)能技術(shù)將是未來綜合能源系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。

1儲(chǔ)能技術(shù)

廣義的儲(chǔ)能是指通過某種介質(zhì)和裝置，把以電能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)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(chǔ)起來，在需要的時(shí)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(chǔ)。狹義的儲(chǔ)能多指電能的存儲(chǔ)。因?yàn)殡娔苁悄壳皯?yīng)用最廣泛的二次能源，所以儲(chǔ)能的轉(zhuǎn)換大多與電能的生產(chǎn)、利用和消耗相關(guān)。電能的存儲(chǔ)是儲(chǔ)能中最為重要的形式。進(jìn)入21世紀(jì)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(yīng)用驅(qū)動(dòng)著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，各種新型儲(chǔ)能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，儲(chǔ)能向著大型化、高效率、低成本的方向發(fā)展。

2儲(chǔ)能技術(shù)的分類

按照不同的分類方法，儲(chǔ)能技術(shù)可進(jìn)行如下分類。

1）按照儲(chǔ)能原理分類，儲(chǔ)能可分為機(jī)械能儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電氣類儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能以及化學(xué)類儲(chǔ)能等。其中，機(jī)械能儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能。電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)。電氣類儲(chǔ)能包括超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能。熱儲(chǔ)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?chǔ)能方式?；瘜W(xué)類儲(chǔ)能主要是指利用氫（H2）或合成天然氣（SNG）作為次級(jí)能量載體的儲(chǔ)能方式。

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

3儲(chǔ)能技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)中的應(yīng)用

作為未來綜合能源系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能技術(shù)將承擔(dān)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(huì)需求提供更加穩(wěn)定的電源的職責(zé)。

3.1電–熱聯(lián)合儲(chǔ)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(fèi)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(yīng)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(duì)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(chǔ)能設(shè)備

現(xiàn)階段電–熱聯(lián)合系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱技術(shù)大致分為人工儲(chǔ)熱與自然儲(chǔ)熱兩種。人工儲(chǔ)熱包括儲(chǔ)熱與蓄冷兩部分，其中儲(chǔ)熱部分包括顯熱、潛熱和熱化學(xué)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(chǔ)熱將占據(jù)著很大的比重。對(duì)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(fù)荷動(dòng)態(tài)特征相匹配的儲(chǔ)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(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，能夠使熱力系統(tǒng)的慣性、時(shí)間常數(shù)，調(diào)節(jié)靈敏度大大提高，進(jìn)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(fèi)用支出相對(duì)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(guān)鍵問題。對(duì)于區(qū)域級(jí)及以上電網(wǎng)，儲(chǔ)能設(shè)備有兩種應(yīng)用位置，一是源側(cè)，一是負(fù)荷側(cè)。用在源側(cè)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)能夠打破熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的電熱剛性耦合特征，增強(qiáng)系統(tǒng)出力靈活性。

3.2電–氣聯(lián)合儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)氣罐是電–氣聯(lián)合系統(tǒng)中常見的儲(chǔ)能設(shè)備，作為氫氣的存儲(chǔ)裝置，當(dāng)天然氣負(fù)荷出現(xiàn)波動(dòng)異常或者天然氣系統(tǒng)出現(xiàn)突發(fā)性問題時(shí)，儲(chǔ)氣罐作為一種補(bǔ)給裝置，可以提高天然氣供給的穩(wěn)定性。配備地下儲(chǔ)氣庫的電轉(zhuǎn)氣儲(chǔ)能技術(shù)，是一種大規(guī)模儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)施（管道以及儲(chǔ)氣裝置）等可將電轉(zhuǎn)氣技術(shù)轉(zhuǎn)換而來的天然氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸和大規(guī)模儲(chǔ)存。

3.3電力–交通聯(lián)合儲(chǔ)能系統(tǒng)

近年來隨著電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，電力–交通聯(lián)合儲(chǔ)能形式逐漸增加，與過去的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車能夠減少石油能源消耗，為環(huán)境保護(hù)作出更大的貢獻(xiàn)。電動(dòng)汽車既是耦合環(huán)節(jié)也是儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，本質(zhì)上是將電力存儲(chǔ)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(dòng)汽車作為隨機(jī)負(fù)荷接入電網(wǎng)勢必對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，但同時(shí)電動(dòng)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(jì)調(diào)度提供了新的途徑與思路。

4當(dāng)前儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)，就能促進(jìn)大體積、功率比較高和高密集度系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的并網(wǎng)，在整個(gè)過程中要科學(xué)有效的控制存儲(chǔ)單元高密度，這樣才能在微網(wǎng)中得到廣泛的運(yùn)用。與此同時(shí)要對(duì)超級(jí)電容裝置進(jìn)行有效的運(yùn)用，這樣做的目的能夠積極該改善電能質(zhì)量，調(diào)整風(fēng)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(guān)結(jié)構(gòu)變得比較系統(tǒng)，對(duì)超級(jí)電容管理和網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行全面的融合，加強(qiáng)控制過程中的整體效果。另外在環(huán)路設(shè)計(jì)支持的背景下，電能質(zhì)量能夠得到科學(xué)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(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就能定型分析其功率，加強(qiáng)系統(tǒng)在使用過程中的年限，進(jìn)一步優(yōu)化電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

4.2儲(chǔ)能吸引要實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置

對(duì)于我國的儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，在優(yōu)化時(shí)應(yīng)該對(duì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量以及穩(wěn)定的電能，保證功率的在波動(dòng)的過程中具有平穩(wěn)性，充分考慮經(jīng)濟(jì)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(chǔ)能需要。有效的開發(fā)新能源，在對(duì)運(yùn)行過程中的特點(diǎn)曲線進(jìn)行分析，還要進(jìn)一步探究其電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，考核曲線以及相關(guān)的負(fù)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(xué)和完善。

4.3儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略

對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，在對(duì)其配置進(jìn)行完成后，就要科學(xué)有效的分析其補(bǔ)償效果，這樣能夠利于儲(chǔ)能系統(tǒng)得到科學(xué)有效的控制，還能進(jìn)一步成為整個(gè)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(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)大功率進(jìn)行全面控制的基礎(chǔ)上，還要對(duì)應(yīng)用其放電強(qiáng)等相關(guān)特點(diǎn)，不斷提高并網(wǎng)變流器的設(shè)計(jì)工作，合理控制其功率，這樣才能對(duì)輸出輸入的實(shí)際需求給與滿足，加強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)復(fù)合能力。

結(jié)束語

通過運(yùn)用新能源，能科學(xué)有效的處理能源大規(guī)模缺乏這一問題。在對(duì)系統(tǒng)自身穩(wěn)定性進(jìn)行加強(qiáng)的基礎(chǔ)上，還能對(duì)其全面性給予保證，進(jìn)一步提高功率在波動(dòng)過程中的指令，加強(qiáng)電能質(zhì)量，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行科學(xué)處理?，F(xiàn)階段無論是儲(chǔ)能系統(tǒng)的前期規(guī)劃，還是中期進(jìn)行推動(dòng)的過程，都能加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性，對(duì)資源配置進(jìn)行不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上，還能保證不同場合的儲(chǔ)能系統(tǒng)都能得到科學(xué)有效的運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

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