淺談能源互聯(lián)網(wǎng)儲能節(jié)能技術發(fā)展及應用

劉彥婧

【摘 要】能源緊缺是各國面臨的巨大挑戰(zhàn)，智能電網(wǎng)的建設是各國電力發(fā)展的必然趨勢，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術等發(fā)展壯大，能源互聯(lián)概念應運而生。能源的存儲技術是緩解能源危機的重要方面，國家電網(wǎng)在對未來儲能技術方案方面還未有一個完整的定論。本文就儲能技術做了深入研究，分析比較，總結了儲能技術的發(fā)展特點，指出了未來儲能技術的發(fā)展方向和應用范圍。并對能源的分析和節(jié)約技術做了研究探討，對應用能源互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)經(jīng)濟創(chuàng)收，緩解能源危機等方面有一定的參考價值。

【關鍵詞】能源互聯(lián)網(wǎng)；節(jié)能技術；儲能技術；節(jié)能創(chuàng)收

The Development And Application of Energy Saving Technology And Energy Storage Technology About Energy Internet

LIU Yan-jing

（State Grid Tianjin Electric Power Co.，LTD. Jixian Power Supply Company. Tianjin 300000，China）

【Abstract】Energy shortage is a great challenge to all countries， the construction of smart grid is the inevitable trend of the development of the power of the country， along with the development of Internet technology， Internet + technology and so on. Energy storage technology is an important aspect to ease the energy crisis， the national power grid in the future energy storage technology program has not been a complete conclusion. In this paper， the energy storage technology has been studied， the analysis and comparison， the development characteristics of the energy storage technology， and the development direction and the application range of future energy storage technology are pointed out. And the research on energy saving and energy saving technology is discussed， which has a certain reference value for the application of energy Internet technology to achieve economic income， alleviate the energy crisis and so on.

【Key words】Energy Internet； Energy Saving Technology； Energy shortage Technology； Create Income by Energy Saving

0 引言

隨著能源消耗的增加和不可再生能源的缺乏，能源供應短缺或將成為全球最大的挑戰(zhàn)之一[1][2]。為了應對能源危機，各國積極研究新能源技術，特別是太陽能，風能，生物能等可再生能源?？稍偕茉创嬖诘乩砩戏稚ⅰ⑸a(chǎn)不連續(xù)、隨機性、波動性和不可控等特點。傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡的集中統(tǒng)一的管理方式， 難于適應可再生能源大規(guī)模利用的要求。對于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集， 就地存儲， 就地使用”[3]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的成熟，信息技術與可再生能源相結合形成的能源互聯(lián)網(wǎng)為未來能源發(fā)展提供了可行的技術方案，對智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電、微網(wǎng)研究等各個領域起著重要的理論意義和實用價值。

能量的存儲和節(jié)約技術是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，如何發(fā)展儲能節(jié)能技術，并將其很好地應用于實踐，實現(xiàn)經(jīng)濟價值或創(chuàng)收是能源互聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展的一個重要課題。

1 能源存儲技術現(xiàn)狀

能源存儲主要指電能的存儲，即將電能通過某種裝置轉換成其他便于存儲的能量高效存儲起來，在需要時，可以將所存儲的能量方便地換成所需形式能量的一種技術。它包括兩個方面的內(nèi)容，一是高效大容量存儲能量的方法，二是快速高效的能量轉換。目前發(fā)展較為成熟的能源存儲技術可分為三大類：電化學儲能、機械儲能、電磁儲能[4][5]。

1.1 電化學儲能

化學儲能即利用可雙向進行的化學反應，配合恰當?shù)膬蓸O材料，在特殊環(huán)境下進行能量雙向轉化，被譽為改變未來世界的十大科技之首[6]。其產(chǎn)品主要包括鉛酸電池、鋰電池、燃料電池等?；瘜W儲能是使用最多最廣泛的一種儲能方式，使用方便，產(chǎn)品種類多，循環(huán)使用次數(shù)，并且電能轉化效率高等優(yōu)點。

1.2 機械儲能

機械儲能也稱為物理儲能，利用天然資源來實現(xiàn)儲能，其能量轉換過程中涉及到勢能、動能的轉換，是一種間接儲能方式。其儲能方式主要表現(xiàn)為抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、高溫熔鹽儲能等。盡管機械儲能轉換效率不高，但綠色環(huán)保，循環(huán)次數(shù)高。

1.3 電磁儲能

電磁儲能分為超級電容儲能和超導儲能兩大類，超級電容儲能利用活性炭的特殊結構和電解質組成的特殊結構獲得大容量，盡管成本較高，但其預期特性明顯優(yōu)于蓄電池，壽命長，能量密度高等，是較理想的儲能介質。超導儲能裝置利用超導線圈產(chǎn)生的磁場實現(xiàn)電磁相互轉化，從而實現(xiàn)充放電，其能量損耗非常小，對環(huán)境不產(chǎn)生影響。但超導儲能條件要求較高，技術發(fā)展緩慢，應用起來比較困難。

2 基于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術發(fā)展

2.1 儲能技術特性分析

現(xiàn)有的幾種儲能技術發(fā)展時間、成熟程度、表現(xiàn)方式和適用范圍均各有所不同。盡管機械儲能最為清潔環(huán)保，但一般用于大規(guī)模儲能領域，對于具有分布式特點的能源存儲來說，并不適用，未來能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能很難采取這種方式。電磁儲能的兩種儲能方式在價格上沒有競爭力，不能達到解決能源存儲問題的同時不對經(jīng)濟產(chǎn)生影響的目的，并且電磁儲能技術發(fā)展緩慢，距離推廣應用階段尚有很大的距離。而電化學儲能技術發(fā)展歷史悠久，價格低廉，適用范圍極廣，并且電化學儲能有良好的技術基礎，能夠快速發(fā)展并適應分布式能量的存儲。從能源互聯(lián)網(wǎng)架構及特性，其存儲技術發(fā)展也有一定的特性和適用范圍。

2.2 基于能源互聯(lián)的儲能技術特性

從能源互聯(lián)網(wǎng)的工作機制來看，能源互聯(lián)是將大量由分布式能量采集裝置， 分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網(wǎng)絡、石油網(wǎng)絡、天然氣網(wǎng)絡等能源節(jié)點互聯(lián)起來， 以實現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享網(wǎng)絡。所以基于能源互聯(lián)網(wǎng)的能源存儲應當具有就地性和對環(huán)境高適應性，應當對地理位置沒有特殊要求，能夠在各個區(qū)域投入使用，可適應各種環(huán)境，方便對風、光、熱等轉化后的能量的存儲。

能源互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是為了更好地解決能源危機，保障及促進經(jīng)濟的發(fā)展，所以基于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能在成本上需要控制得當，不能以犧牲經(jīng)濟利益為代價，否則將背道而馳。基于能源互聯(lián)網(wǎng)的能源存儲應當具有價格低、轉換率高、能量密度高、環(huán)保友好的特性。

隨著能源互聯(lián)的深入，其服務范圍不僅僅是電網(wǎng)及相關單位，而是能源的真正使用者例如企業(yè)、工廠、家庭等，而儲能和節(jié)能服務的受益者也將細化到用電單位級別，相應的儲能產(chǎn)品運行環(huán)境復雜，客戶需求廣而需求種類多，基于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術應當有非常高的安全性和可靠性，并且儲能量與工作方式靈活多變，適應性強。

3 節(jié)能技術創(chuàng)收模式

能源互聯(lián)網(wǎng)的最終目的是保障和促進經(jīng)濟的發(fā)展，其架構下的儲能技術與節(jié)能技術的產(chǎn)物最終還要實現(xiàn)一定的經(jīng)濟價值，無法實現(xiàn)經(jīng)濟價值或創(chuàng)收的技術，是沒有研究價值與前景的。未來節(jié)能技術實現(xiàn)創(chuàng)收是建立在能源互聯(lián)的基礎上，以大數(shù)據(jù)技術應用為依托的。其受益者是電能消耗的基本單元例如家庭、樓宇、商場、企業(yè)、工廠等。

3.1 節(jié)能技術發(fā)展現(xiàn)狀

通過對節(jié)能進行相關文獻檢索不難看到，關于節(jié)能的研究始于19世紀80年代，并且愈演愈烈，在2010年其研究相關文獻數(shù)多達24萬余篇，其研究趨勢也從工程節(jié)能逐漸細化到裝備節(jié)能、工序節(jié)能燈，例如油氣田節(jié)能、煉油化工節(jié)能、建筑節(jié)能、空調(diào)節(jié)能、電燈節(jié)能等，凡是耗電的裝備技術都有進一步節(jié)能的空間。

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的深入和完善，能源節(jié)約技術也將掀起新一輪的研究與探索熱潮，未來節(jié)能模式和節(jié)能方法也將隨著能源互聯(lián)的步伐逐步改變。

3.2 基于能源互聯(lián)的節(jié)能創(chuàng)收模式

未來節(jié)能創(chuàng)收將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，其商業(yè)模式大致分為四個層次：基礎裝置層，建模層，管理控制層，反饋層。

基礎裝置層是基礎裝置安裝，是整個系統(tǒng)的硬件單元，用于耗能數(shù)據(jù)的測量及采集。這是能源節(jié)約的前提基礎，全面掌握能源消耗的產(chǎn)生，才能對其進行改善。

建模層是對基礎裝置層的成果數(shù)據(jù)進行分類處理，從各個方面對能耗的特征加以分析，并能在一定方面給予能耗預算、資源消耗預算供參考。

管理控制層是在前兩者基礎上，對受益單位的用電設備或用電動作加以規(guī)范或優(yōu)化，是實現(xiàn)節(jié)能創(chuàng)收的關鍵，通過合理規(guī)劃能耗設備的耗能時段、優(yōu)化耗能工序等，實現(xiàn)能耗下降，其創(chuàng)收即能耗差價。

反饋層的作用是對管理控制層的能耗管理效果進行分析，通過將管理控制層動作前后的基礎裝置層的數(shù)據(jù)結果進行分析對比，得出能耗改善綜合評價，幫助優(yōu)化建模，完善能耗管理機制。

除此之外，該模式可有助于刺激節(jié)能產(chǎn)品的研發(fā)與應用，為節(jié)能技術提供研究數(shù)據(jù)，幫助客戶科學合理地選擇和使用耗能設備。

3.3 節(jié)能創(chuàng)收的條件和基礎

節(jié)能創(chuàng)收是建立在能耗測量技術、建模分析技術、互聯(lián)網(wǎng)+技術發(fā)展、大數(shù)據(jù)技術發(fā)展及應用等的基礎上的。節(jié)能創(chuàng)收模式的出現(xiàn)基于能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷完善和深入，能源存儲網(wǎng)絡改革與優(yōu)化。

4 結語

本文圍繞能源及相關研究的發(fā)展趨勢做了簡述，提出能源存儲技術和節(jié)能技術的重要性。分別對目前儲能技術和節(jié)能技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了研究總結，結合能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展特性，對基于能源互聯(lián)網(wǎng)架構下的儲能技術特性做了總結，提出基于能源互聯(lián)網(wǎng)架構的節(jié)能技術創(chuàng)收模式并進行分析。隨著能源互聯(lián)的不斷深入，智能電網(wǎng)的建設及完善，能源存儲和節(jié)約技術必將邁進一個新時代。

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[5]王承民，孫偉卿，衣濤，等.智能電網(wǎng)中儲能技術應用規(guī)劃及其效益評估方法綜述[J].中國電機工程學報，2013（03）：62-70.

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[責任編輯：王偉平]