储能技术在能源互联网中的应用

2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会上宣布，中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。

能源低碳转型对我国实现碳减排目标起决定性作用，电气化是能源低碳转型的有效途径，需要大规模开发利用清洁能源，提高电能在终端用能中的比重，实现能源低碳化发展。我囯能源变革进程进入加速通道，能源系统将面临新的挑战。

(1)大规模新能源和分布式电源并网带来的运行挑战

风电、太阳能等新能源发电出力的随机性和波动性，使得电力系统将由原来的需求侧单侧随机性波动系统，发展为“需求侧-电源侧”双侧随机性波动系统，加大了电网功率不平衡造成的风险。

我国新能源资源与用电负荷分布特性，决定了需要大规模、远距离消纳；在电网结构薄弱、缺少电源支撑的情况下，新能源消纳问题和矛盾日益突出。

(1)抽水蓄能

抽水蓄能电站是目前技术最成熟、应用最广泛的储能技术，具有规模大、寿命长、运行费用低等优点。抽水蓄能电站的缺点，主要是建设周期较长，且需要适宜的地理资源条件。

抽水蓄能技术在我国的应用已比较成熟，截至目前，全国在运抽水蓄能电站有32座，总装机3059万千瓦；在建抽水蓄能电站34座，装机4605万千瓦。我国抽水蓄能可开发站址资源约1.6亿千瓦。

(2)电化学储能

·磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、钠硫电池、液流电池、铅炭电池等

·全生命周期成本、储能安全问题

(3)压缩空气储能

压缩空气储能技术将富余电能以空气压力能和热能的形式进行能量储存，并在用能高峰时段使空气膨胀发电。作为能量型储能技术，可用于新能源消纳、电网调峰及冷热电联供领域。

压缩空气储能技术具有规模大、寿命长、运行维护费用低等优点。目前，使用天然气并利用地下洞穴的压缩空气储能技术已比较成熟，发电效率在50~55%，但其应用需要特殊的地理条件或化石燃料。而新型压缩空气储能技术还存在系统复杂、技术成熟度不够等问题。

(4)热/冷储能

采用储热材料作为储热介质，通过电制热单元将清洁电力或谷电转化为热能存储在储热材料内，将低温空气与储热材料进行换热，升温后的空气再通过换热设备为用户提供冷/热/汽等多种形式热能。具有热源品质高、储热密度大、储放热温度易控、可大规模长时间能量存储等优点。

主要应用于集中/分布式电制热清洁供暖、工业高品质供热供冷，同时，可作为规模化的储热负荷，为电网提供需求侧响应等辅助服务。

储热(冷)技术主要分为显热储热(冷)、潜热储热(冷)和化学反应储热(冷)等三类：

显热储热(冷)技术：在物质本身状态不发生变化的情况下，仅利用温度升高或降低进行能量的储存或释放。常用储热材料有熔融盐、导热油、水(80~100℃)、混凝土、镁砖等，常用储冷材料为水(4-12℃)。

潜热储热(冷)技术：利用物质在状态转变时(如固-液转化)，吸收或释放大量热量进行能量储存和释放，也称之为相变储能。常用储热材料有熔融盐、石腊、金属和合金等，常用储冷材料为冰、醇类等。

化学反应储热(冷)技术：利用可逆分解和合成的化学反应热进行能量的储存和释放，是一种高密度、高能量的储热方式。常用储热材料有水合盐、盐氨合物等，常用储冷材料为水合盐。常用储热材料有水、导热油及熔融盐(显热)等液态材料，镁砖、混凝土及复合相变等固体材料。由于固体相变材料工作温度范围宽、储热密度大、无需封装，是目前研究及应用的热点。

(5)氢能存储及利用技术

氢利用技术是通过电解水制取氢气，将氢气存储或通过管道运输，并通过氢燃料电池发电的能源利用方式。该技术能量密度高、运维成本低、过程无污染、可长时间存储，是新型大规模储能技术的重点研究方向。

氢的有效利用是实施深度脱碳的有效途径:

氢能可直接应用于工业、交通、建筑等领域，为实现深度碳减排提供有效途径；同时，氢能环节的引入还可为电网的运行提供支撑与辅助服务；电能与氢能的融合发展，为可再生能源电力的远距离传输和高效消纳提供了新的途径，可有效提升可再生能源的消费占比，推进能源转型。