暖通空调HV&AC2022年第52卷第11期1引用本文：龙惟定.碳中和城市建筑能源系统(4)：储能篇☐门.暖通空调，2022,52(11)：1-12.D0I:10.19991/j.hvac1971.2022.11.01碳中和城市建筑能源系统(4)：储能篇龙惟定女同济大学，上海)摘要：本文是碳中和城市建筑能源系统系列文章的第四篇。在碳中和语境下，无论是增加可再生能源应用的渗透率，还是平抑负荷、提高电网的灵活性，都离不开储能。本文介绍了当今储能技术的主要类型，即电力、电化学、机械、化学和热储能。重点介绍了与建筑和区域能源系统有关的储能技术。提出了用于第5代区域供热供冷系统（能源总线系统）的季节性热储能的概念性方策，并对在能源总线系统规划中如何考量储能应用提出了建议。指出在全球气侯变化背景下结合热泵的应用，季节性热储能技术应是今后关注的重，点。关键词：碳中和；储能：第5代区域供热供冷：能源总线：季节性热储能Building energy system of carbon neutrality cities(4):Energy storageLong Weiding(Tongji University,Shanghai)Abstract:This article is the fourth in a series of articles on the building energy system of carbon neutralitycities.In the context of carbon neutrality,the energy storage technology is indispensable for increasing thepenetration of renewable energy applications,leveling loads and improving the flexibility of the grid.Thisarticle introduces the main types of energy storage technology today,namely electricity,electrochemical,mechanical,chemical and thermal energy storage.The emphasis on energy storage technology related tobuildings and district energy systems is introduced.A conceptual scheme of seasonal thermal energy storage forthe 5th generation district heating and cooling system (energy bus system,Ebus)is presented.Suggestions aremade on how to consider energy storage applications in the Ebus planning.It is pointed out that in the contextof global climate change,combined with the application of heat pumps,seasonal thermal energy storagetechnology should be the focus of attention in the future.Keywords:carbon neutrality:energy storage:5th generation district heating and cooling system(5GDHC);energy bus (Ebus):seasonal thermal energy storage0引言量)，必须维持充放平衡，如果没有充放过程，土壤本文是碳中和城市建筑能源系统系列文章中的热量不可能天然再生，除非经过相当长时间的缓的第四篇，即综合能源系统的源-网-荷-储-用五大慢恢复。环节中的第四环。对建筑领域而言，最熟悉的储能在建筑节能语境下，建筑蓄冷蓄热的作用有点技术莫过于水蓄热（冷）和冰蓄冷，前者是显热储尴尬。它主要用来转移供热供冷系统用电，即削减能，后者是潜热十显热储能。近二三十年发展迅速高峰时段用电，填平低谷时段用电。而在两部制电的浅层埋地土壤源热泵技术，如果科学地归类，也价和分时电价体系中可以节约电费。它对以化石是一种季节性显热蓄热（冷）技术。它与利用中深燃料火力发电为主的电力系统有节能减排的实实层地热和利用地表水的水源热泵还是有区别的。在在的好处四，因此作为需求侧管理中的一个重要后者可以认为是利用低品位的可再生热源。土壤☆龙惟定，男，1946年生，硕士研究生，教授源热泵本质上是“热电池”，即将热量冬储夏用或夏201107上海市闵行区华遭镇金光路199弄快乐家园11号棱储冬用。就像蓄电池一样，一定规模的土壤埋管群711室E-mail weidinglong@tongji.edu.cn在一定的土壤物性条件下有一定的蓄热能力（热容收稿日期：2022-09-01(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net暖通空调HV8AC2022年第52卷第11期本刊特稿措施被加以推广。但对用户而言主要是省钱。尤接在电表后端。为了尽量消纳这些可再生能源，提其是冰蓄冷系统，制冰过程制冷机蒸发温度降低，高可再生能源利用率，避免对电网的干扰，就需要能效也降低。近年来东部地区大城市由于服务业分布式储能来提供灵活性。其中，电力驱动热泵十发展，夜间电力需求增加。同时出于环保原因，这蓄热（冷）是重要的技术手段。些城市大量引进西部的水电，一般均采用“照付不4)由于可再生电力的接人，电网中很可能出议”的打包购电模式，夜间蓄冷储能反而给当地电现双向潮流。储能系统可以提供平衡潮流、保持电力部门增加支出。这种情景是电力转型过程中的压和频率稳定的功能。新问题，需要加以解决。5)可再生能源的分布式特性可以减少大型集在“双碳”语境下，储能系统成为能源系统最重中式发电厂的电力传输，但也给整个电网的安全稳要的组成之一，储能技术也成为学术界、工程界和定供电带来挑战。因此在输电网中，需要由储能企业研发的重点之一。我国教育部的“新工科”专(特别是抽水蓄能)来提供平衡传输能力的灵活性。业中就有“储能科学与工程”专业，国内多所大学已现在有很多城区能源规划还没有意识到储能建立这个专业并开始招生。的重要性，能源系统中也没有储能的位置，似乎储本文拟介绍最主要的储能技术及国内外发展能是可有可无的。其实，如果没有储能措施的保动向，重点在适用于建筑、建筑群和城区的储能技障，能源规划的目标（比如增加可再生能源渗透率）术，以及在城区尺度上储能系统的规划要点。是很难实现的。1储能系统概述1.2储能类型1.1储能的作用储能指的是把能量储存起来，在需要时使用。大约10多年前，储能还被分为储电和蓄热，而储能技术指的是将较难储存的能源形式，转换成电/热是分家的。储电和蓄热的目的主要是降低电技术上较容易实现且成本低的形式储存起来四]。网需求、转移负荷和套利。供应侧希望用户端通过国际学术界一般按能量形式将储能分成五大类，见储能，为它转移高峰负荷、填补负荷低谷以提高发图1。电运行效率，但又不希望让渡更多的经济利益。而这些储能方式涉及多个学科，如果全面介绍它需求侧则因为在空调设计负荷中没有扣除移峰带们的原理和技术特点，需要很大的篇幅。有兴趣的来的负荷削减部分，蓄冷装置完全成了增加出来的读者可以阅读文献[3]，该文是斯坦福大学教授投资，因为电价峰谷差价并不大，蓄冷回报小，而且Turgut M,Gir撰写的堪称教科书级别的综述文并不能节电。如果建筑用电池蓄电，由于电池容量章（但仅对储电）。本文拟针对建筑和城区尺度下小，也很难取得效益。因此多数用户对储能投入没的适用技术作简单介绍。有很大积极性。1.2.1电化学储能在碳达峰碳中和背景下，储能被赋予更重要的电池是一种通过电化学氧化还原反应将其活利用价值，尤其体现在智能电网中，成为现代能源性材料中所含的化学能直接转化为电能的装置。网络中不可或缺的一环。储电和蓄热也逐渐成为不可充电电池称作“一次电池”。而可充电电池（二储能的组成，相互协调，统一规划。在智能电网中，次电池)是通过相反的过程充电。电化学反应是通储能的主要功能是：过电路将电子从一种材料转移到另一种材料，因此1)可再生能源（光伏和风电）的大规模渗透，它不受热力学第二定律所规定的卡诺循环的限制，使得电网从只应对需求侧的变化负荷，到既要应对使电池能够具有更高的能量转换效率。需求侧负荷的变化，又要应对供应侧可变可再生能电池由3个主要部件组成：1)阳极或负极，即源的变化。储能具有了为供需两端提供缓冲和平还原电极或燃料电极，将电子释放到外部电路并在衡的功能。电化学反应过程中被氧化：2)阴极或正极，即氧化2)供应侧多种不可调度、不可预测的可再生能电极，接受来自外部电路的电子并在电化学反应过源的接入，需要储能来保证能源供应的平衡和稳定。程中被还原：3)电解质，为电池内部阳极和阴极之3)需求侧有大量用户屋顶光伏接人，有些是间的离子传输提供介质。(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net