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1.1 抽水蓄能
抽水蓄能是发展最早和最成熟的储能技术。19世纪70年代,世界上第一座抽水蓄能电站在瑞士开始建设和成功投运。抽水蓄能电站设备具有储能规模大、转换效率高、、运行方式灵活、负荷调节响应快速等特点,因而得到了快速发展和广泛应用。据统计,至2009年底我国投产的抽水蓄能电站共22座,总容量11545MW。抽水蓄能电站的建设地理选址条件非常严格,以及受到新兴储能技术的市场冲击,近十年来抽水蓄能装机增长逐渐趋缓。
1.2 储热
储热的具体原理是将利用其他形式能量转换为热能并将热量传递给蓄热器内的蓄热介质,蓄热介质在保温良好的条件下将热能储存起来,当需要利用时再通过换热把所储存的热量提取出来输送给热负荷。储热,根据蓄热介质的状态可以分为显热储能和相变储能。相变材料储热具有较大的储能密度,因而发展潜力更大。由于材料成本的限制,目前储热市场仍然以显热储能为主。随着新型储热材料的研发应用和配套设备制造工艺的提升,储热技术应用的成本逐年下降,越来越多商业化工程应用得到推广。
1.3 电化学蓄能
电化学储能的应用场景比较广泛,主要包括3类:(1)可再生能源发电并网;(2)分布式微网;(3)用户侧。据统计,截至2016年底全球投运电化学储能项目的累计装机规模达1769.9MW,同比增长56%,而且呈加速发展之势。截至2016年底,我国投运的电化学储能项目的累计装机规模达243MW,同比增长72%;2016年新增投运规模101.4MW,同比增长299%,发展潜力大。据预测,到2020我国电化学储能累计装机规模将达2GW,约为2015年底累计装机量的15倍[4]。
电化学储能具有多种技术路线,包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池、液流电池等。截止2017年,中国电化学储能格局中锂电池占有其中60%的市场份额,铅酸电池占35%,液流电池占4%。
(二) 电化学储能比例分布
02 智慧能源的研究现状
深圳市爱能森科技有限公司希望以爱能森核心储能技术为主,尽量利用现有清洁能源供暖技术的优势,同时解决其存在的部分问题,开发出一种投资少、供暖成本低、适用范围广、零碳排、零污染、安全稳定、启动反应迅速的清洁能源供暖技术,储能技术基本原理如下图所示。
“大数据云计算”、“互联网+”在能源领域具有广阔前景,并逐步形成智慧能源的发展趋势。随着科学技术的进步,能源网络与物联网之间信息设施的连接与深度融合,能源系统运行状态的数字化感知以及数据化管控已经开始得到了应用。一个完整的智慧能源系统至少应当包含感知层和管理层。归根到底,智慧能源的研究主要还是在于传统能源网络在感知层和管理层的开发、整合和提升。
感知层包含感知对象、感知单元和传感网络。感知层与人体结构中皮肤和五官的作用类似,主要功能是识别物体、采集信息,以及信息传递。它首先通过传感器、摄像头等设备,采集外部物理世界的数据,然后通过RFID、蓝牙、以太网等传输技术传递数据[5]。
图(三) 感知层架构
管理层是智慧能源系统的“顶层设计”,对感知层采集的数据信息进行计算、处理和知识挖掘,从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。机器是不会“说话”的,管理层同时也扮演着连接人与机器对话的“桥梁”的角色,是实现人机交互的平台,而这个平台体现的形式是多种多样的。
图(四) 管理层架构
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