综合能源系统环境下储能技术应用现状研究

综合能源系统环境下储能技术应用现状研究摘要：近年来，随机发电量比重的增大、负荷的快速增长、峰谷差的日益扩大，使得电网难以持续安全稳定运行，同时能源危机与环境恶化问题日益加剧，使得传统电网集中式管理方法、各能源子系统分立运行的工作模式、以及传统的经销模式不再适应当下需求，转型改革成为未来能源的研究重点。在此基础上，智能电网、能源互联网、综合能源系统、综合能源服务、泛在电力物联网等一系列概念应运而生。本文就综合能源系统环境下储能技术应用进行了分析。

关键词：综合能源；储能技术；应用

引言

综合能源系统要求各能源子系统之间协调互动、协同互补。储能系统的特性可以弥补由于大规模可再生能源接入电网所造成的功率、频率以及电压波动，并有助于对各能源子系统进行解耦控制，因此储能技术将是未来综合能源系统的核心环节。

1储能技术

广义的储能是指通过某种介质和装置，把以电能、热能、机械能、化学能等为代表的某一种形式的能量转化为另一种形式的能量存储起来，在需要的时候再将其转化为特定形式的能量并释放出来的一系列的技术和措施，包括煤、石油、天然气等化石能源及电力、热能、氢能、成品油等二次能源的存储。狭义的储能多指电能的存储。因为电能是目前应用最广泛的二次能源，所以储能的转换大多与电能的生产、利用和消耗相关。电能的存储是储能中最为重要的形式。进入21世纪以来，电力行业的高速发展、电子产品的快速普及以及可再生能源的大规模应用驱动着储能产业向前发展，各种新型储能技术不断涌现，储能向着大型化、高效率、低成本的方向发展。

2储能技术的分类

按照不同的分类方法，储能技术可进行如下分类。

1）按照储能原理分类，储能可分为机械能储能、电化学储能、电气类储能、热储能以及化学类储能等。其中，机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气和飞轮储能。电化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池等电池储能技术。电气类储能包括超导储能和超级电容储能。热储能主要指通过利用水等相变材料将电能转变为热能的储能方式。化学类储能主要是指利用氢（H2）或合成天然气（SNG）作为次级能量载体的储能方式。

2）按照储能时间长短分类，储能可分为：短时储能，通常放电时间为数秒到数分钟。中期储能，通常放电时间为数分钟到数小时。长期储能，通常放电时间为数小时到数天。

3储能技术在综合能源系统中的应用

作为未来综合能源系统的核心环节，储能技术将承担有效提高可再生能源并网稳定性、优化电力配置、妥善处理电力系统故障、为广大社会需求提供更加稳定的电源的职责。

3.1电–热联合储能系统

3.1.1能源转换环节

随着我国终端能源消费的清洁化和电气化水平的快速发展，电能转热能的需求逐渐增加，这使得电力系统与热力系统之间产生了密切的联系。将电力系统与热力系统相结合成电–热联合系统的形式是综合能源系统的一种特有形态。电–热联合系统中的能源转换形式多种多样，其不仅可以借助热能供应电力需求，还可借助可再生能源供给热能需求。值得注意的是，目前热能发电技术以及热电联产技术等已经拥有了完善的生产体系，对于冷热电联产技术的研究目前则更侧重于联产系统自身效率的提高。

3.1.2储能设备

现阶段电–热联合系统中的储热技术大致分为人工储热与自然储热两种。人工储热包括储热与蓄冷两部分，其中储热部分包括显热、潜热和热化学等多种方式，就目前来看，在今后的电–热联合系统中，大容量的相变储热将占据着很大的比重。对于蓄冷部分，发展空调用蓄冷技术、创新发展与电源特性、用户端冷负荷动态特征相匹配的储冷技术、调节技术，是以后的主要研究方向。在电–热联合系统中合理应用储能技术，能够使热力系统的惯性、时间常数，调节灵敏度大大提高，进而使得系统与可再生能源的输出特性、电力系统的峰谷特性协调一致，这种操作方法较为简单，费用支出相对较少，能够妥善处理现今中国能源发展中的可再生能源消纳困难、能源效率偏低等关键问题。对于区域级及以上电网，储能设备有两种应用位置，一是源侧，一是负荷侧。用在源侧的储热系统能够打破热电联产机组“以热定电”的电热刚性耦合特征，增强系统出力灵活性。

3.2电–气联合储能系统

储气罐是电–气联合系统中常见的储能设备，作为氢气的存储装置，当天然气负荷出现波动异常或者天然气系统出现突发性问题时，储气罐作为一种补给装置，可以提高天然气供给的稳定性。配备地下储气库的电转气储能技术，是一种大规模储能技术，能够实现季节性调峰功能。此外直接利用已有天然气系统的基础设施（管道以及储气装置）等可将电转气技术转换而来的天然气进行远距离传输和大规模储存。

3.3电力–交通联合储能系统

近年来随着电动汽车的出现，电力–交通联合储能形式逐渐增加，与过去的燃油汽车相比，电动汽车能够减少石油能源消耗，为环境保护作出更大的贡献。电动汽车既是耦合环节也是储能环节，本质上是将电力存储以电能的形式释放出来，并没有能量形式的转换。大量的电动汽车作为随机负荷接入电网势必对电网的安全稳定运行产生一定的影响，但同时电动汽车电池快充快放的特性也为电网的调峰、调频以及经济调度提供了新的途径与思路。

4当前储能系统优化配置和控制的有效策略

4.1系统组成结构分析

现阶段通过有效分析多种储能系统，就能促进大体积、功率比较高和高密集度系统进行相应的并网，在整个过程中要科学有效的控制存储单元高密度，这样才能在微网中得到广泛的运用。与此同时要对超级电容装置进行有效的运用，这样做的目的能够积极该改善电能质量，调整风电场功率的前提下，还能调整期太阳能电厂功率，保证装置的原理以及相关结构变得比较系统，对超级电容管理和网络控制进行全面的融合，加强控制过程中的整体效果。另外在环路设计支持的背景下，电能质量能够得到科学控制，结合光伏发电系统的大力支持，再分析其混合储能系统的稳定性，就能定型分析其功率，加强系统在使用过程中的年限，进一步优化电池储能系统。

4.2储能吸引要实现优化配置

对于我国的储能系统而言，在优化时应该对实现高质量以及稳定的电能，保证功率的在波动的过程中具有平稳性，充分考虑经济以及技术性，让内部的容量得到提高，更好的满足现如今的储能需要。有效的开发新能源，在对运行过程中的特点曲线进行分析，还要进一步探究其电力系统设计，考核曲线以及相关的负荷特性，这样才能在一定程度上优化新能源发电联合系统，保证其电力系统更加的科学和完善。

4.3储能系统控制策略

对于储能系统而言，在对其配置进行完成后，就要科学有效的分析其补偿效果，这样能够利于储能系统得到科学有效的控制，还能进一步成为整个系统不可缺少的重要核心内容，为了能够对市场发展过程中的需求给与满足，对储能系统大功率进行全面控制的基础上，还要对应用其放电强等相关特点，不断提高并网变流器的设计工作，合理控制其功率，这样才能对输出输入的实际需求给与满足，加强储能系统复合能力。

结束语

通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规模缺乏这一问题。在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行科学处理。现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统都能得到科学有效的运用。

参考文献

[1]古哲源,苏小林,秦宏,李敏,闫晓霞.综合能源系统储能规划研究[J].电气自动化,2019,41(05):31-34.