综合能源系统环境下储能技术应用现状研究

能源危机的阴影始终笼罩，环境恶化问题愈发突出， 如温室气体排放导致的气候变化等。在此形势下，综合能源系统应运而生，其旨在实 高能源利用效率，减少对环境的负面影响。在综合能源系统中， 能源的接入，如太阳能、风能等，虽然为能源结构的清洁化提供了 波动性，给电网的稳定运行带来了极大的挑战。储能技术能够有效地存储多余 时释放，从而平抑功率波动，维持系统的频率和电压稳定。

一、储能技术的基础理论

（一）储能技术在综合能源系统中的关键地位

综合能源系统涵盖了电力、热力、燃气等多种能源形式，各能源子系统之间相互关联、相互影响。储能技术作为其中的核心环节，能够在不同能源系统之间起到缓 的作用。从能量平衡的角度来看，当可再生能源发电过剩时，储能系统可以将多余的电能储存起来 浪费 ；而在能源供应不足时，储能系统又能及时释放储存的能量，保障能源的稳定供应。在电力系统中，储能技术可以应对风电、光伏等间歇性电源的功率波动，提高电力供应的可靠性。在热力系统中，储热技术能够实现热能的储存和调节，优化供热系统的运行。

（二）电能相关储能技术原理及特性

（1）电池储能技术

锂离子电池具有较高的能量密度，能够在较小的体积和重量下存储较多的能量，这使得它在空间受限的应用场景中具有优势。其循环寿命相对较长，一般可达到数千次充放电循环，能够满足长期使用的需求。电池储能技术的响应速度较快，能够在短时间内实现电能的充放，对快速变化的功率需求具有良好的适应性。但电池储能技术也存在一些缺点，如成本较高，尤其是高性能的电池，其制造成本限制了大规模应用；同时，电池在充放电过程中会产生一定的能量损耗，降低了能量转换效率。

（2）超级电容储能技术

超级电容具有极高的功率密度，能够在瞬间释放或吸收大量的功率，响应速度极快，可在毫秒级时间内完成充放电过程，这使得它非常适合 率 的快速变化，如在电力系统中用于补偿电压暂降、抑制功率振荡等。超级电容的循环寿命极长， 更高 几乎不需要维护，具有很高的可靠性。其能量密度相对较低，存储相同能量所需的体积和重量较大，且自放电率较高，不适合长时间的能量存储。

（3）飞轮储能技术

飞轮储能的响应速度快，能够快速实现能量的转换，可在数毫秒内对功率变化做出响应。它的循环寿命长，由于其机械结构相对简单，没有化学反应，因此在正常使用情况下，其寿命主要取决于机械部件的磨损，可达到很长的使用年限。飞轮储能的效率较高，在能量转换过程中的损耗相对较小。但飞轮储能系统的能量密度相对较低，且对安装环境要求较高，需要良好的减震和密封措施，以保证飞轮的高速稳定运行，这增加了系统的建设和维护成本[1]。

二、不同能源联合系统中的储能技术应用（一）电 - 热联合系统中的储能技（1）储热技术分类及原理

显热储热是利用储热材料的温度变化来存储热能。常见的显热储热材料有水、砂石、混凝土等。当外界热量传递给储热材料时，其温度升高，吸收并储存热量；在需要释放热量时，储热材料温度降低，将热量释放出来。水作为显热储热材料，具有比热容大的优点，能够储存较多的热量，且来源广泛、成本低廉。

潜热储热是利用储热材料在相变过程中吸收或释放潜热来存储和释放热能。例如，一些盐类、石蜡等材料在发生相变（如从固态变为液态或从液态变为气态）时，会吸收大量的热量，而在反向相变时则会释放出等量的热量。这种储热方式的优点是在相变过程中温度基本保持不变，能够在相对稳定的温度下进行热能的存储和释放，且潜热储热材料的能量密度较高，相同体积或质量的材料能够存储更多的热能。

热化学储热是利用化学反应的热效应来实现热能的存储和释放。通过选择合适的化学反应，在吸收热量时发生正向反应，将热能转化为化学能存储起来；在需要释放热量时，通过逆向反应将化学能转化为热能释放。热化学储热具有能量密度高、存储时间长等优点，但反应过程较为复杂，对反应条件要求较高，目前在实际应用中还面临一些技术挑战。

（2）储热技术在电 - 热联合系统中的应用优势

在电 - 热联合系统中，储热技术可以存储多余的电能转化而来的热能，避免能源的浪费。在电力负荷低谷期，利用低价电能加热储热装置，将电能转化为热能储存起来；在电力负荷高峰期或供热需求增加时，释放储存的热能，既满足了供热需求，又减少了对高峰电力的依赖，提高了能源的综合利用效率。

储热装置能够平抑供热系统的负荷波动，提高系统的稳定性。由于供热需求具有一定的波动性，尤其是在早晚温差较大或天气变化时，供热负荷变化明显。储热技术可以在供热负荷较低时储存热能，在负荷高峰时释放，使供热系统的运行更加平稳，减少了因负荷波动对电力系统和供热设备造成的冲击[2]。

（二）电 - 气联合系统中的储能技术

在天然气供应充足时，将天然气储存于储气罐中；当天然气负荷出现波动异常或者天然气系统出现突发性问题时，储气罐作为一种补给装置，可以及时向系统供气，提高天然气供给的稳定性，保障燃气轮机等设备的正常运行，进而维持电 - 气联合系统的稳定运行。

电转气储能技术是将电能通过电解水制氢，然后将氢气与二氧化碳反应生成甲烷等天然气成分，再将生成的天然气存储在已有天然气系统的基础设施（如管道和储气装置）中。这种技术能够实现大规模储能，并且可以利用现有的天然气输送和储存网络，降低了储能系统的建设成本。配备地下储气库的电转气储能技术还能够实现季节性调峰功能，在电力过剩的季节将电能转化为天然气储存起来，在能源需求高峰季节释放，平衡能源供需。

储能技术对电 - 气联合系统稳定性的提升

通过储气罐和电转气储能技术，电 - 气联合系统能够更好地应对天然气供应的波动。在天然气供应受到外部因素（如气源地供应中断、管道故障等）影响时，储气罐可以提供应急气源，保证系统的短期稳定运行；而电转气储能技术则可以在长期内通过将电能转化为天然气，维持系统的天然气供应，减少因天然气供应不足对电力生产和供应造成的影响[3]。

结束语：

综合能源系统环境下，储能技术展现出多元且关键的应用价值。从电能存储的多种技术路径，到在电 - 热、电 - 气、电力 - 交通联合系统中的独特作用，储能技术已成为保障能源稳定供应、提升能源利用效率、促进可再生能源消纳的核心支撑。尽管当前各类储能技术在应用中仍面临成本、效率等挑战，但随着技术的不断进步，其必将在综合能源系统的发展中持续优化，为构建更加清洁、高效、稳定的能源体系奠定坚实基础，助力全球能源领域的可持续发展进程。

参考文献：

[1]徐靖渝. 新能源发电系统中储能技术的集成应用 [J]. 电站辅机, 2025, 46 (02): 26-28.

[2]王轩. 新能源电力系统中的储能技术应用 [J]. 集成电路应用, 2025, 42 (05): 186-187.

[3]孟明,薛宛辰. 综合能源系统环境下储能技术应用现状研究 [J]. 电力科学与工程, 2020, 36 (06):1-9.