1.1.2　储能是能源互联网的关键技术支撑

国家发展改革委颁布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》(发改能源〔2017〕1701号)明确指出,储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务,是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段;储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平,支撑分布式电力及微网系统,是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术;储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同,是构建能源互联网,推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础[7,8]。

(1)概述

能源互联网是将各种一次、二次能源的生产、传输、使用、存储和转换装置,以及它们的信息、通信、控制和保护装置,直接或间接连接的以电网为主干的物理化网络系统。该系统具备如下基本特征:①实现可再生能源优先、因地制宜的多元能源结构;②集中分散并举、相互协同的可靠能源生产和供应模式;③各类能源综合利用、供需互动、节约高效的用能模式;④面向全社会的平台性、商业性和用户服务性。

能源互联网是以面向能源的互联互通、管理与使用为对象,以智能电网为基础,以接入可再生能源为主,采用先进信息和通信技术及电力电子技术,通过分布式动态能量管理系统,对分布式能源设备实施广域优化协调控制,实现冷、热、气、水、电等多种能源互补,提高用能效率的智慧能源管控系统。

(2)储能技术的支撑作用

能源互联网以储能装备作为技术支撑,将太阳能、风能、生物质能、水能和地热能等多种可再生能源的互补生产,与多种多样的消费需求灵活地结合在一起。所生产的电力和冷热能源,首先满足本地用户的需要,富余部分电力可以通过智能电网提供给邻近用户。将包括储能在内的多种能源、资源和用户需求进行优化整合,可实现资源利用最大化,有效提高综合能源系统的效率。利用各种可用的分散存在的能源,包括本地可方便获取的化石能源和可再生能源,因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源,优化布局建设一体化集成供能基础设施,实现多能协同供应和能源综合梯级利用,提高能源系统效率,增加有效供给。

电力系统的储能应用可以分为:电⁃能⁃电(具有调节特性)、电⁃能(具有负荷特性)和能⁃能⁃电(具有电源特性)三种场景,分别在电力系统中承担不同的作用。储能的出现增加和丰富了电力系统的有功调控手段;储能的技术指标已经能够满足电力系统暂态、动态、稳态全过程的功率调节需求。系统调节应用面临的科学问题包括基于储能的系统有功功率调控技术和智能电网环境下的协调控制体系。

能源互联网充分利用多能源发电过程互补特性,在一定区域内集成风力发电、太阳能发电、火力发电、储能等构成虚拟发电单元,形成多源互补、源网协调、安全高效的新能源电力开发利用整体解决方案。

(3)能源互联与储能技术协调发展

由于风力发电、光伏发电具有强波动性和不确定性,可再生能源大规模并入电网为储能在电力系统中的规模化应用提供了新的机遇。功率型和能量型两类储能设备对电力系统的安全性和充裕性具有不同的作用。在储能的规模化应用之前势必存在过度限制可再生能源并网的问题,在可再生能源渗透率达到何种水平时,储能才会成为最为经济的解决措施,需要根据应用场景进行具体分析。储能的规模化应用将取决于2个关键因素:①储能的各种功能对于电网的经济价值的量化;②储能技术本身安全可靠性的提高及成本的降低。

随着清洁能源发电占比增高以及电网规模加大,电力系统存在巨大的能量调节和功率调节需求。储能技术可应用于电力系统可再生能源接入、削峰填谷、调频调压、提高系统稳定性和能源利用效率、微网及需求侧管理、电能质量控制等方面,覆盖系统发输配用各环节。在可再生能源接入比例较高的局部电网和末端电网中,对储能技术的近期需求尤为迫切,远期需求将进一步扩大。