分布式电网储能功效专利申请技术分析

王磊 王天昊

摘 要：随着电网不断发展，对电网的能量存储容量的需求仍将不断提升，电网领域中新兴技术的发展需要依托于能量存储的发展，所以，对电网的能量存儲的研究有着十分重要的意义。目前，在能量存储领域的研究热点包括电池材料的改进以及性能的提升、压缩空气储能以及超级电容等，在安全保护领域的研究热点包括保护的数字化、网络化、广域化、自整定、主动防御等。本文主要研究用于分布式发电出力和微电网等场合的储能应用。

关键词：分布式；储能；电网；专利分析；功效

一、概述

从储能规模角度，储能技术可分为集中式储能和分布式储能两种。前者有抽水蓄能；后者主要有电池储能、飞轮储能、超导磁储能和超级电容器储能。本文选取了近些年新兴的电网领域的热点研究领域之一的分布式电网的能量存储为研究方向，并进一步的选取了非电池的功率型能量存储方式作为具体研究对象，具体包括超导储能、超级电容储能、飞轮储能等。

二、专利申请的技术功效分布

图2-1示出了分布式电网能量存储领域的整体专利技术功效分布图。横轴依次列举技术分支，纵轴依次列举技术功效。从技术分支的角度看，对于分布式电网能量存储的研究主要集中在储能装置和控制方式两大类。从专利申请量上可以看出，对于控制方式的专利申请量最大，这主要是因为对于分布式电网保护的研究，最重要的就是通过对控制方式的改进来优化能量管理。同时，采用储能装置也是优化分布式电网能量管理、实现能量分配的重要途径之一，因此，与储能装置相关的专利申请量也很大。技术功效上主要研究效率、稳定性和经济性。

图2-2示出了分布式电网领域的功率型储能装置的技术功效气泡图。横轴依次列举了较为重要的几种储能装置，纵轴依次列举技术功效。技术功效分类和上面类似，这里不再赘述。而分布式电网功率型能量存储常见的储能装置有：飞轮控制、超导储能、超级电容储能以及压缩空气储能。从储能装置上（横轴）看，涉及超级电容器的专利申请量最大，这主要是因为关于超级电容器的研究项目较多，并且超级电容能量密度大，对研究场所、研究设备要求相对较低。此外采用压缩空气储能的专利申请量数目也较多。而关于飞轮储能以及超导储能的专利申请相对较少，仍有很大潜力和研究空间。技术功效上（纵轴）看，涉及提高效率和经济性的专利申请量最大，这点和下面将要进行叙述的控制方式的技术功效略有不同，主要原因在于控制方式主要由软件程序执行，一般不考虑成本问题，重点关注稳定性能；而储能装置技术的开发属于硬件研发，其制作成本直接影响产品的价格以及销售，提高经济性是必要途径。

图2-3示出了分布式电网能量存储领域的控制方式的技术功效气泡图。横轴依次列举主要的控制方式，纵轴依次列举技术功效。从控制方式上（横轴）看，采用控制仪器专利申请量最大，这主要是因为随着科技的发展，仪器设备、硬件设施日益成为优化分布式电网能量存储的关键因素，俗话说的好：巧妇难为无米之炊。同样的，采用先进的仪器仪表，事半功倍；相反，落后的仪器设备，效果难以令人满意。此外采用分层控制的专利申请量数目较多，主要原因在于为了保证分布式电网与传统大电网兼容性好，目前很多学者采取“模仿”传统电网的控制方法来控制分布式发电，而分层控制是传统电网常用的方法，通过多层之间的配合调控，达到系统稳定可靠运行。

总结

在专利数据库中所收录的涉及国内申请人分布式电网能量存储专利申请中，75%以上为近五年的申请，可见，该领域技术正处于快速发展阶段。在分布式电网的能量存储的控制方面，对于能量存储的效率以及经济性的改进是发展的重要方向，与此同时，在储能介质方面，蓄电池仍将在一段时间内处于主流地位，但是，超级电容作为一种有着储能量大、充放电速度快、工作温度范围宽等诸多方面优点的储能方式，随着其技术的进一步的发展，有着逐步取代蓄电池的可能性，是分布式电网能量存储领域的重要发展方向。

参考文献：

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[2] 王鹏，王晗，张建文，蔡旭，韩正之. 超级电容储能系统在风电系统低电压穿越中的设计及应用[J].中国电机工程学报.2014（10）

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