李宇飞
(国家电投内蒙古巴音新能源有限公司，内蒙古 阿拉善左旗750300)
我国社会的进步和经济的发展都与能源支持关系密切，并且在现如今能源紧缺的形势下，不断发展可再生能源已经成为我国能源发展的主要目标。随着越来越多新能源项目的增加，为我国电网运行的稳定性带来了巨大挑战。因此在能源互联网视域下应用电力储能技术已经成为确保电网运行安全性和稳定性的重要基础。基于此，本文以能源互联网视域下电力储能问题为导向，对电力储能技术发展现状及能源互联网中电力储能技术的应用展开分析。
1 能源互联网发展概述
结合现状分析，能源互联网已经成为世界各国科研机构研究的热点，所以能源互联网也被称为“第三次工业革命”的核心内容。目前很多发达国家都开始加大对能源互联网技术的发展力度，虽然各个国家能源互联网的认知水平以及发展情况各不相同，但是其发展的核心一致，均为保证能源技术和互联网信息技术的有机结合。使传统能源系统在使用过程中的集中度加以分散，转变传统单一的只能由生产者控制的情况，建立同消费者可以互动交流的新型能源系统，使可再生能源在能源系统中的比例增加，保证多能源有效联动的高效利用模式的实现[1]。图1 为能源互联网储能示意图。
图1 能源互联网储能示意图
近些年来，我国智能技术呈飞速发展趋势，信息技术的应用也变得愈加普遍。在能源互联网发展的进程中，越来越多的高校也广泛参与能源互联网体系标准制定工作，对其概念、形式和发展模式进行深入研究，为能源互联网的发展注入活力[2]。
2 能源互联网的储能应用模式及作用需求
2.1 储能应用模式
储能技术是电力系统的重要组成部分之一。储存作用在能源互联网中的作用得到了扩展，能源互联网的主要组成部分包括物理系统、管理系统及能源交易市场。对能源互联网物理系统来说，应以大规模新能源发电远距离、跨区域输送为前提，根据天然气输送通道组成能源互联网的主要网络，在这一前提下，根据相应区域对能源生产及消费的合理划分，建立多个能源局域网。能源局域网通过本地能量接口将能源传输网、负荷、能源转换等接入，通过智能能量接口实现并网。能源互联网管理系统的主要组成部分包括广域能量管理系统及局域能量管理系统，前者的作用在于大规模能源生产及输送的协调，后者的作用在于优化本次能源生产及消费[3]。能源交易市场则由大规模集中式能源生产商、大容量储能运行商和局域能源网运营商共同参与。
基于能源互联网结构，其储能主要包括以下两种模式。第一，广域能源网应用。骨干网络系统中，通过大规模储能技术对集中式能源生产进行协调，进行广域能量管理，为大规模生产及传输提供动力，保证系统广域能量调度的顺利，确保供需之间的平衡。大容量储能运营主体是能源交易市场的主要组成部分，结合市场价格变动情况灵活买入或者卖出，或者提供调节等相关服务[4]。第二，局域能源网的应用。在局域能源网中，储能和能源转换装置共同使用，相互协调，保证系统的稳定运转，局域能源网管理系统结合储能情况、供需预测信息、能源价格信息等对局域网中的能源和生产消耗进行有效决策，在市场中购入或者卖出能量。
2.2 储能的作用和需求
结合上述分析可知，对广域能源互联网和局域能源互联网来说，储能具有重要的作用。在各种应用模式下，储能也具备相应的作用和需求，下面本文对此进行分析。
2.2.1 支持高比例可再生能源发电电网运行
在世界范围内，可再生能源发电呈飞速发展的趋势，大规模波动性和间歇性可再生能源发电接入导致电源侧不稳定性明显，导致电网功率不平衡风险滋生。对大规模可再生能源发电接入来说，可以使用储能技术和发电联合，预防其不确定性，提高可调性。其次，使用电网级储能有助于提高电网对可再生能源发电的适应能力。对后者进行分析，储能属于电网的一种可调度资源，其价值丰富，使用空间广泛。在电网级应用过程中，储能的需求可以划分为功率服务和能量服务两种[5]。功率服务中储能需要对电网的暂态稳定与短时功率平衡氩气，作用时间从几秒钟到几分钟。能量服务储能多适用于较长时间尺度的功率调节，作用时间从数小时到季节时间尺度，能够解决系统峰谷调节和输配电线路阻塞的问题[6]。
对功率服务来说，需要对快速的大容量储能技术做出响应，主要包括飞轮储能、电池储能等，实现储能技术和电子技术的有机结合，具备四象限调节能力，实现对有功功率与无功功率的共同调节，保障电网的电压及频率。对能量服务来说，双向电力储能需要具备长期的存储性能、一定的循环效率和低成本的特点，保证可再生能源发电在时间方面的有效转移。但是结合现状分析，大规模电力储能并不是解决高比例可再生能源发电问题的唯一方法，用电负荷的柔性调节也是一种有效的方法，对分布式储能技术的有效应用有助于强化电力负荷的柔性调节性能。
2.2.2 强化多元能源系统的灵活性和可靠性
能源互联网中具有多种能量流，这些能量流互相作用和影响，例如摄取热电联供系统中，多端口网络中的电力服务与热力服务便具备互相约束的关系。在保障多能源系统灵活性方面，需要储能对多种能源间的关系进行弱化，储能的技术类型及实践尺度需要满足系统能源供应的要求以及转化元件的技术特点。
2.2.3 为多元能源系统能量管理及方法优化提供保障
对局域多元能源系统进行分析，管理人员需要结合价格信息对能源的生产、转换、存储和消费进行全面安排，最大程度减少系统运行成本，保证系统的安全稳定运行。储能管理及释能管理是系统运行的重要部分。系统需要结合储能情况的动态变化情况，明确储能的功率方向及大小，保证系统内供需的平衡。并且系统中各个转换元件功率分配对系统运行的效果有重要影响。储能功率流向及大小对于优化系统能量流来说具有重要作用[7]。除此之外，需要结合能量在储能单元的滞留情况，明确系统中的能量阻塞情况，及时对运行方案进行调整。储能的安装位置、容量大小以及储能释能过程完善对于局域能源系统的稳定运行具有重要意义。因此储能需要具备相应系统运行的性能，具有一定的转换效率和便捷的安装条件。
2.2.4 提高能源交易自由度
对能源互联网来说，传统能源交易方式无法满足工作要求，能源生产者及消费者均是市场竞争的参与者，并且两者是交易的主体，角色可进行互换[8]。能源交易市场不仅需要保证能源在局部区域的合理分配，还需要在广域范围内具有一定的效率，确保电能和其他一系列能源共同构成高效、科学合理的格局。对大型能源供应商来说，通过大规模储能库存的性能，满足市场价格趋势，保证资源的合理分配和规划。并且分布式储能与能源生产的存在使用户和供应商之间传统的供需关系得以改善，保证用户具备自由选择的权利，可以参与到市场中，也可以退出市场。通常情况下，外部能源供给成本越高，用户脱网的情况就越严重，而外部能源供给成本越低，用户并网的趋势越明显。储能也提高了用户参加能源交易的可能性，用户可以结合自身实际要求和生产能力、储能配置，向市场发出制定的需求，以生产者的角色为市场提供能源，基于市场机制，储能的经济性对能源互联网的结构具有重要作用。
3 电力储能技术分类
3.1 储热技术
该技术主要包括显热储能技术、潜热储能技术等，其中前者主要是对介质温度进行利用达到热存储的目标。后者则是一种相变储能，使用时多通过材料相变吸收能量、释放能量，由固体转化为液体的一种相变过程。储热技术具有非常高的使用价值，在太阳能发电中应用效果理想，为太阳能发电的稳定性提供保障。并且将其应用于新能源发电中可以及时发现问题，解决消纳等相关问题，提高热电机组的调峰性能[9]。
3.2 电动汽车
对其动力来源性质进行划分，可分为FCEV 和BEV两大类型。前者实现氢能和交通运输网的有效结合，图2 为FCEV 电动汽车示意图，后者指的是电网与交通运输网的有效结合。两种形式均具有商业化发展趋势，有助于保障电网的稳定性和安全性。其核心便是电动汽车与电网的交互发展，减少电网压力。并且其本质属于分布式储能单元，能够提高家庭能源管理水平，具有较高的使用价值[10]。
图2 FCEV 电动汽车示意图
3.3 电化学储能
在具体发展过程中，电化学储能的响应速度非常快，具有功率服务和能量服务的作用，工作人员通过电化学储能有助于实现电网的调频，根据分布式电源，提高电网运行的稳定性。
4 电力储能系统在能源互联网中的具体应用
在能源互联网的视域下，电力储能系统的主要作用为保证多种类型能源的有效转换，并且对于我国社会经济的发展具有重要的作用。但是热能储备及制气设备虽然具有电力供给的作用，但是多数情况下为能源的转换，属于能源互联网视域下需求的电力储备模式。
4.1 辅助消纳新能源
其一，有助于强化新能源发电的电网友好性。储能系统的充电能力、放电性能较好，将其放置在风电场或者光伏电站中效果理想，有助于减少对电网的冲击。对单台风机来说，在风电机组背靠背换流器直流端使用储能系统，通过有效的控制措施可以缓解风机出力波动情况[11]。
其二，有助于提高新能源发电的市场竞争优势。目前各国都在逐渐减少新能源发电的补贴，提高电力市场中新能源的经济效益有助于提高投资者对新能源开发的积极性。
4.2 实现电力系统优化调度
因为受到技术原因的影响，目前我国电力系统的储能量具有局限性，所以需要对电力储能系统进行优化。目前电池等储能设备的功率不断提高，对其工作原理进行研究也是优化调度的主要方向。可以通过电能储备区域对偏差大小进行控制，进而实现对储能功率的阿赫利调整[12]。
5 结束语
综上所述，在能源互联网视域下，电力储能的形式愈加丰富，不同形式对于电力成本的影响也不尽相同，因此在对储能方式进行选择的过程中，需要结合实际情况以及市场要求，选择最为合适的储能方法，保证电力储能的稳定使用。
