摘要：本文阐述了能源互联网背景下的广义电力储能技术定义，我们提出了能源互联网中储能的应用模式，主要有广域能源网应用与局域能源网应用。文章重点探讨了电力储能系统在能源互联网中的应用，包括参与电力系统优化调度以及辅助消纳新能源技术等。
关键词：电力储能技术；能源互联网
一、引言
在化石能源危机和环境污染的驱动下，世界各国都在大力推动可再生能源和清洁交通的发展。近年来，以风能和光伏发电为代表的可再生能源发展迅速。到2017年底，中国的风电和光伏发电发展很快，均位居世界第一。然而，随着新能源发电能力的不断增加，其随机性和波动性给电网的经济运行和安全稳定带来了巨大的压力。能源互联网是一种以互联网概念和技术为基础的能源与信息集成的新型开放系统。能源互联网的五个关键要素包括可再生能源、分布式发电、分布式能量存储、能源互连和零排放交通。因此，储能技术作为连接电力系统、热力系统、天然气等化石燃料网络的关键环节，将成为能源互联网建设和发展的基础。
二、能源互联网背景下的广义电力储能技术定义
传统上，电能存储可定义为用于实现电能存储和双向转换的技术，包括泵浦存储、压缩空气能量存储、飞轮能量存储、超导磁能存储、电池能量存储等。能源互联网中的电能存储不仅包括实现电能双向转换的设备，还包括电能和其他形式能量的单向存储和转换设备。在能源互联网背景下，广义的电力储能技术可定义为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备。如图1所示，电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术围绕电力供应，实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”。其中，电化学储能和电动汽车实现了电力双向转换，用双框线标出，其余用单框线标出，图中箭头的方向表示能量流动的方向，FCEV表示燃料电池电动汽车，BEV表示电化学电池电动汽车。
图1 能源互联网中的电力储能技术
图1中，除储能设备外，还包括热电联产、燃料电池、热泵、制氢等能量转换设备。储能和能量转换设备建立了多个能量网络的耦合关系。在实际应用中，这两者往往是综合设计的，很难区分，所以本文将具有储能能力的电力转换设备也纳入广义电能存储的范畴。图1中，通过新能源发电实现风、光、潮汐、地热等主要一次能源向电能的转换。在电网传输和消纳能力的限制下，部分新能源发电将通过制氢、制热等方式进行转换，部分新能源发电以电化学储能等双向电力储能设备存储并适时返回电网。在各电力储能技术的支撑下，新能源发电与热电联供机组、燃料电池、热泵等转换设备协调运行，实现了新能源高效利用目标下，以电能为核心的多能源生产和消费的匹配。
三、能源互联网中储能的应用模式
储能技术已被视为电力系统“发—输—变—配—用”环节中的重要组成部分。美国Sandia国家实验室将储能为电力系统提供的服务划分为5类18项。在能源互联网中，能源储存的作用将进一步扩大。在能源互联网的物理系统中，以大规模新能源发电、长距离、跨区域传输的大型电网为核心，以天然气传输通道为广域骨干网进行能源互联，形成若干个能源局域网。能源互联网的管理系统可划分为广域能量管理系统和局域能量管理系统两大层级，广域能量管理系统实现大规模能源生产和输送的协调调度，局域能量管理系统对本地的能源生产和消费进行优化。类似虚拟电厂（VPP），对分布式能源生产进行聚合管理，可形成虚拟能源站（virtual energy plant，VEP），作为补充形式参与系统能量管理和能源市场交易。在能源互联网架构的基础上，可以看出储能在能源互联网中存在如下两种应用模式。
1.局域能源网应用
在局域网中，能量存储和能量转换设备相互协作，以保持系统的经济高效运行。局域网管理系统根据储能状况和供需预测信息，结合能源价格信息，对局域网的能源生产和消费进行决策，从能源市场购买或销售能源。在VEP应用中，由于难以对各分散生产者的行为进行预测，因此对分布式电源、电动汽车等进行聚合管理具有较大的难度，引入储能对VEP的管理和运行有着重要意义。在储能的作用下，分散的能源生产者具有更可信的能源供应能力，使其具备参与能源市场交易的条件。
2.广域能源网应用
在骨干网中，大规模储能技术用于协调集中式能源生产，参与广域能源管理，为大规模能源生产和传输提供“能量缓冲器”，为系统广域能源调度提供支持。维持系统供需平衡。大容量储能的运营主体直接参与能源交易市场，根据能源市场价格变动灵活购入或卖出能量，或提供调节服务。
四、电力储能系统在能源互联网中的应用
在能源网络化的背景下，储能系统是及时实现多能源转换的重要按钮，也是社会发展的重要推动力。虽然热能储量和天然气生产储量可以提供电力，但更经常的是实现能源的互联和转换，这在能源互联网的背景下是特别需要的电力储备模式。
1.参与电力系统优化调度
由于技术和其他技术的限制，目前我国储能系统的储能能力有限，因此参与储能系统的优化调度是储能研究工作的重要组成部分。目前，随着蓄电池、飞轮等蓄电设备的增多，研究他们的工作原理并加以改进成为了提升电力系统优化调度的主要方向。笔者在做相关调查中发现，考虑到电池的能量限制，很多专家提出可以根据电能储备区域控制偏差大小来调整储能功率的方法。
2.辅助消纳新能源
一方面，增强电网对新能源的友好性。储能系统具有灵活的充放电能力，可以部署在风电场或光伏发电厂中，以平滑新能源输出和减少其对电网的影响。对于单个风扇，储能系统布置在风力机背靠背变流器的直流端，通过一定的控制策略，可以有效地缓解风扇的输出波动。另一方面，提升新能源发电的市场竞争力。配置储能系统能够提升新能源在电力市场中的竞争力。在各国逐渐降低新能源发电补贴的前提下，提高新能源在电力市场中的收益能够保证投资者对新能源开发的积极性。
五、结语
综上所述，在能源网络化的背景下，电能储存的形式越来越多，不同的形式对电力成本和电价有不同的影响。因此，在选择合理的储能方式时，一方面要考虑市场需求和技术条件，将两者结合起来，选择合适的储能方式。考虑到新能源开发的稳定性及其对社会经济的影响，保证了蓄电池在使用过程中的稳定性和顺畅性。希望本文的开发能为储能专业提供有益的信息，最终达到促进新能源投资和发展的目的。
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论文作者:王英
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/30
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