中國儲能網(wǎng)訊:1、能源互聯(lián)網(wǎng)中的廣義儲能定義
傳統(tǒng)意義的電力儲能可定義為實現(xiàn)電力存儲和雙向轉(zhuǎn)換的技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)中的電力儲能不僅包含實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的設(shè)備,還應(yīng)包含電能與其他能量形式的單向存儲與轉(zhuǎn)換設(shè)備。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下,廣義的電力儲能技術(shù)可定義為實現(xiàn)電力與熱能、化學(xué)能、機(jī)械能等能量之間的單向或雙向存儲設(shè)備。如圖1所示,電化學(xué)儲能、儲熱、氫儲能、電動汽車等儲能技術(shù)圍繞電力供應(yīng),實現(xiàn)了電網(wǎng)、交通網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、供熱供冷網(wǎng)的“互聯(lián)”。圖1中,儲能和能源轉(zhuǎn)換設(shè)備共同建立了多能源網(wǎng)絡(luò)的耦合關(guān)系。在實際應(yīng)用中,二者常進(jìn)行一體化設(shè)計,難以區(qū)分,將具有儲能能力的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備也納入廣義電力儲能的范疇。
2、儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用模式
儲能技術(shù)已被視為電力系統(tǒng)“發(fā)–輸–變–配–用”環(huán)節(jié)中的重要組成部分。在能源互聯(lián)網(wǎng)中,儲能的作用將進(jìn)一步得到擴(kuò)展。圖2描繪了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念架構(gòu),包括物理系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和能源交易市場。在能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上,將儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)分為兩種應(yīng)用模式:
1)廣域能源網(wǎng)應(yīng)用
在骨干網(wǎng)絡(luò)中,利用大規(guī)模儲能技術(shù)協(xié)調(diào)集中式能源生產(chǎn),參與廣域能量管理,為大規(guī)模能源生產(chǎn)和傳輸提供“能量緩沖”,為系統(tǒng)廣域能量調(diào)度提供支撐,維持系統(tǒng)供需平衡。大容量儲能的運(yùn)營主體直接參與能源交易市場,根據(jù)能源市場價格變動靈活購入或賣出能量,或提供調(diào)節(jié)服務(wù)。
2)局域能源網(wǎng)應(yīng)用
局域能源網(wǎng)中,儲能與能源轉(zhuǎn)換裝置相互配合共同維持系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行,局域能源網(wǎng)管理系統(tǒng)根據(jù)儲能的狀態(tài)及供需預(yù)測信息,結(jié)合能源價格信息,對局域網(wǎng)內(nèi)能源的生產(chǎn)和消耗進(jìn)行決策,從能源市場購買或賣出能量。在虛擬能源站應(yīng)用中,由于難以對各分散生產(chǎn)者的行為進(jìn)行預(yù)測,對分布式電源、電動汽車等聚合管理具有較大的難度。在儲能的作用下,分散的能源生產(chǎn)者具有更可信的能源供應(yīng)能力,并使其具備參與能源市場交易的條件。
3、能源互聯(lián)網(wǎng)中儲能的作用和需求
在各應(yīng)用模式下,儲能具有特定的作用和應(yīng)用目標(biāo),對儲能技術(shù)的需求也有所差異。此處,將儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的作用和需求歸納為:
1)支撐高比例可再生能源發(fā)電電網(wǎng)的運(yùn)行
電網(wǎng)對儲能的需求大體可以分為功率服務(wù)和能量服務(wù)兩類。對于功率服務(wù),需要響應(yīng)快速的大容量儲能技術(shù);對于能量服務(wù),雙向的電力儲能需要具有長時間尺度的存儲能力、高的循環(huán)效率及較低的成本,實現(xiàn)可再生能源發(fā)電在時間維度上的轉(zhuǎn)移。儲氫、儲熱等單向的大規(guī)模儲能技術(shù),為冗余的新能源發(fā)電提供了向其他能源形式轉(zhuǎn)移的途徑。
2)提高多元能源系統(tǒng)的靈活性和可靠性
能源互聯(lián)網(wǎng)中存在多種能量流的相互耦合和影響,在支撐多能源系統(tǒng)的靈活性和可靠性方面,需要儲能弱化多種能源間的強(qiáng)相關(guān)和緊密耦合關(guān)系,儲能的技術(shù)類型和作用時間尺度要與系統(tǒng)的能源供應(yīng)需求和轉(zhuǎn)化元件的技術(shù)特性相匹配。
3)為多元能源系統(tǒng)能量管理和路徑優(yōu)化提供支持
儲能和釋能管理是多能源系統(tǒng)運(yùn)行決策的重要對象。系統(tǒng)可依據(jù)儲能狀態(tài)的動態(tài)變化,確定儲能的功率方向和大小,維持系統(tǒng)內(nèi)供需平衡。系統(tǒng)潮流的分布將影響系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和效率。儲能的功率流向和大小是系統(tǒng)潮流優(yōu)化的重要控制變量,可使系統(tǒng)獲得最優(yōu)的能量流路徑。另外,根據(jù)能量在儲能單元的滯留,還可判斷系統(tǒng)中能量流擁塞情況,及時調(diào)整運(yùn)行計劃。要求儲能具有動態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的能力、高的轉(zhuǎn)換效率以及便利的安裝條件。
4)提高能源交易的自由度
在能源互聯(lián)網(wǎng)中,傳統(tǒng)的能源交易模式將發(fā)生變革,能源的生產(chǎn)者和消費者都將參與到市場競爭中。對于大型的能源供應(yīng)商,利用大規(guī)模儲能的“庫存”能力,響應(yīng)市場價格的變動。分布式儲能與電源的存在改變了用戶與能源供應(yīng)商之間固有的供需關(guān)系,使用戶具有自由選擇參與或退出市場的權(quán)利。儲能的存在還提供了用戶參與能源交易的可能性。在一定的市場機(jī)制下,儲能的經(jīng)濟(jì)性對能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)件起到關(guān)鍵性的作用。
4、能源互聯(lián)網(wǎng)中儲能應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)分析
儲能技術(shù)不僅建立了多種能源之間的耦合關(guān)系,更為能源互聯(lián)網(wǎng)互動、開放、優(yōu)化共享的機(jī)制和目標(biāo)提供了必要的支撐。儲能將在能源互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮能量中轉(zhuǎn)、匹配和優(yōu)化的重要作用。除儲能本體的研發(fā)外,提出儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的幾項關(guān)鍵技術(shù):
1)大容量儲能的規(guī)劃及與可再生能源發(fā)電的協(xié)同調(diào)度技術(shù)
大規(guī)模化儲能與可再生能源發(fā)電的協(xié)同規(guī)劃與調(diào)度是實現(xiàn)電網(wǎng)級儲能應(yīng)用的兩個關(guān)鍵問題。關(guān)于儲能的規(guī)劃和調(diào)度方法研究仍處于起步階段,新能源發(fā)電不確定性的建模、儲能成本模型、系統(tǒng)風(fēng)險的評估以及優(yōu)化問題的求解是該項工作的主要難點。在新能源發(fā)電供熱、制氫,規(guī)?；妱悠嚾嵝猿浞烹姷葪l件下,電力系統(tǒng)與其他能源系統(tǒng)緊密耦合在一起,圍繞新能源發(fā)電高效利用問題,考慮大容量儲熱、儲氫、電動汽車的電–熱-氣-交通聯(lián)合系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化控制方法研究目前基本處于空白階段。
2)基于儲能的能量流優(yōu)化和能量調(diào)度技術(shù)
能源耦合結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能量潮流優(yōu)化、能量優(yōu)化調(diào)度管理是局域能源互聯(lián)網(wǎng)的幾個主要問題。當(dāng)系統(tǒng)包含儲能時,需要考慮一定周期內(nèi)多個潮流斷面的聯(lián)合優(yōu)化。在能量優(yōu)化調(diào)度模型中,儲能存在三種工作狀態(tài):儲能、釋能和空閑狀態(tài),系統(tǒng)的能量流優(yōu)和調(diào)度優(yōu)化問題成為非凸非線性的混合整數(shù)規(guī)劃問題,問題的規(guī)模和求解難度較大。
3)儲能與能量轉(zhuǎn)換裝置的集成設(shè)計和協(xié)調(diào)配置
如何利用儲能建立各能源之間的耦合關(guān)系,并配置合理的儲能容量,是能源互聯(lián)網(wǎng)中有待解決的一項關(guān)鍵技術(shù)。目前,關(guān)于儲能在多能源耦合系統(tǒng)的設(shè)計和容量規(guī)劃研究目前還少有工作涉及,儲能對系統(tǒng)能量傳輸和轉(zhuǎn)換的經(jīng)濟(jì)性、效率、可靠性、動態(tài)特性等方面的影響也有待評估。
4)考慮儲能的能源交易和價格機(jī)制
對于一個能源局域網(wǎng),當(dāng)外部能源價格發(fā)生變動時,將引起系統(tǒng)邊際成本的波動,為降低運(yùn)行風(fēng)險,管理者將考慮儲能的應(yīng)用。在廣域能源互聯(lián)網(wǎng)中,建立反應(yīng)系統(tǒng)能量供需平衡及傳輸擁塞狀態(tài)的彈性價格機(jī)制,可形成基于價格信號的閉環(huán)控制。儲能不僅是市場機(jī)制設(shè)計的重要考慮因素,相關(guān)機(jī)制也是儲能市場應(yīng)用空間的決定性因素。
原標(biāo)題:【我看能源互聯(lián)網(wǎng)】能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的儲能技術(shù)
