分布式能源系统常用储能技术研究

李文皓 华电（厦门）分布式能源有限公司

一、概述

经济的飞速发展必然需要更多的能源供应，能源不足是全球各国普遍存在的问题。要满足社会生产和发展的需要，新能源成为了现代能源供应的主力军。而随着全球对环保问题关注度的不断提升，节能减排成为现代社会关注的热点问题。在大力倡导节能减排的新形势下，分布式能源系统应运而生。分布式能源系统自应用以来，其表现出的高效、稳定、节能减排的优势使其受到越来越多的关注，并逐步推广应用。但是，分布式能源的随机性和间歇性，也是它的弱点所在。从应用实践来看，无论其采取孤岛运行的方式还是并网运行的方式，电压和频率都不可避免的会出现波动。应用储能技术，不仅可以提高分布式能源系统调峰调频的能力，而且在离网无缝切换时可以足量供应短时能量，提高系统稳定性。常用的储能技术主要分为储电、储热、储冷三种主要类型，本文逐一对其进行分析。

二、常用储能技术

（一）储电技术

1.物理储能技术。物理储能常用的有空气压缩储能、抽水储能和飞轮储能。空气压缩储能主要是将负荷低谷时的剩余电力加以利用对空气进行压缩，空气高压状态下密封在储气罐或者储气井中。在负荷高峰使将高压压缩的空气释放出来对汽轮机产生推动作用，使其生产电能。空气压缩储能优点在于经济性好，安全耐用，但是对地形条件要求高。抽水储能利用电站能量剩余，通过抽水作用，将电能转换为势能驱动水轮发电机发电补充高峰负荷的电能需求。相较于其它物力储能技术，抽水储能技术相对更加成熟，应用更为广泛，但是其应用对地质和水文条件有很高的要求。飞轮储能是物力储能技术中储能效率最高的，储能率可达到90%甚至更高。飞轮储能相当于物理方法储存和释放电能，常称它为物理“电池”。飞轮储能具有能量密度高、速率快等优点，但是其成本也相对更高。

2.电化学储能技术。从目前应用来看，铅蓄电池和锂离子电池市场应用表现最好，这与它们产业基础好有直接关系，而且成本上也具有明显优势。从发电系统到终端用电，电池系统都有良好表现，平滑负荷、耦合性好、辅助系统故障充气、保证供电质量等等方面都得到高度的认可。

3.电磁储能技术。常用超级电容器和超导电磁技术。直流电流流过超导线圈会产生磁场，超导电磁储能就是把能量储存在这个磁场中，这种储能是长期的，而且几乎没有损耗，储能效率很高。但是这种储能技术成本高，应用经济性也是需要考虑的问题。超级电容器是双电层原理储存电能，其特点是可以反复储能，而且有很好的充放电可逆性，这是它优于电池的地方。在风电系统中，常常采取超级电容器和蓄电池混合搭配的方式，既节约成本，有可以实现功率优化配置。

（二）储热技术

1.显热储热。这种储热技术的重点在于储热材料，将其材料自身比热容的特性发挥，利用温度的变化放热和蓄热。这种储热技术的特点就是稳定性高，而且导热性良好。显热储热材料有液体和固体，常见的如水、土壤、砂石等，适合应用于储热要求不高的领域。2.潜热储热。其储热原理是材料两相共存且保持着一种平衡的状态，在相变过程中吸收或者释放热量。潜热储热是现在关注度最高，应用最为广泛的储热技术，这与潜热储热材料的密度大有直接的关系，发展前景广阔。高温相变材料如熔盐、金属等，在发电站以及航天领域应用最广，低温相变材料躲在太阳能、空调系统中应用。

（三）蓄冷技术

1.水冰蓄冷。 水蓄冷是夜间冷水机组运行在水池内蓄冷工作，在高峰负荷时释放冷量。水蓄冷的应用，将原有的水池加以利用，使得资源利用率提高，而且成本较低，不仅可以蓄冷，还兼具储热功能。冰蓄冷是在夜间低峰负荷时利用制冷机组进行制冰并储存，高峰负荷时冰融化产生冷量释放出来，减少空调系统的用电负荷。2.气体水合物蓄冷。低温高压的条件下，气体小分子和水分子结合，形成笼状晶体，这种化合物非化学计量，为气体水合物。这种蓄冷技术可以在高于水的冰点条件下结晶固化，这是其独特的特点。这种蓄冷方式在现在空调系统中应用最为广泛，而且受到高度的关注。在实际应用中，气体水合物蓄冷常与冰蓄冷结合应用，不仅能够提高空调系统的冷负荷适应能力，而且降低成本，投资回报率高。在楼宇型分布式能源系统中，可以将吸收制冷、冰蓄冷空调系统和蓄冰装置释冷等几种方式共同调节，从而实现经济效益最大化。

三、结语

随着节能减排理念的深入人心，各个行业领域的运行和发展都逐渐以节能减排为基本要求条件之一。分布式能源系统自应用以来，就受到国内外的广泛关注，研究逐渐深入，应用也日益广泛。国家对于分布式能源系统也给予了高度的重视，在政策指引下，分布式能源系统市场需求量与日俱增，相应的储能技术的关注度也越来越高。分布式能源系统发挥作用，关键在于储能技术的应用，储能设备与技术的地位不断提升，逐渐向市场化运营迈进。储能技术能够提高电网对新能源的接纳能力、调峰调频、平滑波动、输出优质电能，在我国大力发展分布式能源的大环境下，应用市场潜力巨大。我国储能技术在处于初级探索阶段，深入研究和开发储能技术，学习和引进国外先进技术，完善储能技术应用的相关规范制度，对于提高储能技术水平，在分布式能源系统中发挥作用具有重要意义。