Research progress on fre protection technology of LFP lithium-ion battery used in energy storage power station

随着电化学储能市场的蓬勃发展,电化学储能电池本身的安全性越来越受到关注,如何最大程度地降低储能电池组火灾风险是电化学储能大规模应用时亟需解决的问题。本文综述目前国内外针对锂离子电池热失控已有的研究成果,包括磷酸铁锂电池的燃烧特性、火灾危险等级以及在储能电站预警系统中应用的锂离子电池热失控及热扩散参数;梳理不同灭火剂对电池火灾的灭火效率;同时总结电化学储能电站的灭火系统选择,为电网储能工程应用提供参考,有效支持锂离子储能电池的大规模工程需求。     

一种梯次利用电池可重构储能系统多级在线安全评估及风险预警定位方法

为提高梯次利用电池可重构储能系统的安全性,提出一种梯次利用电池可重构储能系统电池的多级在线安全评估方法。该方法采用可重构储能系统中电池单体、模组的电压、温度等实时监测数据,建立电池及模组的安全评估模型,通过熵权-TOPSIS法对电池电热安全进行量化评估。安全评估方法可在线量化采用不同厂家、批次、种类退役动力电池可重构储能系统的安全状态,依据评估结果实现模组和单体的二级安全预警,完成模组级和单体级的安全风险定位。依据在线安全评估结果,可对梯次利用电池储能系统及时进行拓扑重构、能量调度和温度管理,有效提升系统的安全性,促进梯次利用电池在储能系统中的规模化应用,符合梯次利用储能系统大规模推广建设的现实需要。     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网。当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状态切换。为了延长电池使用寿命,对调度功率进行优化,以确保2组电池都在完整充、放电循环下运行,此双电池储能系统可显著降低系统运行成本。利用一台具有真实风电功率数据的3 MW风电机组进行仿真分析,验证了所提系统及控制策略的有效性。     

一种退役动力电池梯次利用储能系统安全评估方法

以梯次利用于储能系统的退役动力电池为研究对象,提出一种梯次利用电池组合安全评估方法,采用梯次利用电池厂家、种类、测试等多维数据,通过熵权-TOPSIS法及层次分析法对梯次利用电池安全性能进行综合评估与算例分析。研究结果表明：对拟采用不同厂家、批次、种类退役动力电池构建的储能系统,该方法可对其中的梯次电池进行有效安全评估,有助于选用安全性更高的梯次电池来构建储能系统,进一步提升系统安全性,符合梯次利用储能系统大规模推广建设的现实需要。     

Design of hybrid power-to-power systems for continuous clean PV-based energy supply

The increasing penetration of intermittent renewable sources, fostering power sector decarbonization, calls for the adoption of energy storage systems as an essential mean to improve local electricity exploitation, reducing the impact of distributed power generation on the electric grid. This work compares the use of hydrogen-based Power-to-Power systems, battery systems and hybrid hydrogen-battery systems to supply a constant 1 MW_el load with electricity locally generated by a photovoltaic plant. A techno-economic optimization model is set up that optimizes the size and annual operation of the system components (photovoltaic field, electrolyzer, hydrogen storage tanks, fuel cell and batteries) with the objective of minimizing the annual average cost of electricity, while guaranteeing an imposed share of local renewable self-generation. Results show that, with the present values of investment costs and grid electricity prices, the installation of an energy storage system is not economically attractive by itself, whereas the installation of PV panels is beneficial in terms of costs, so that the baseline optimal solution consists of a 4.2 MW_p solar field capable to self-generate 33% of the load annually. For imposed shares of self-generation above 40%, decoupling generation and consumption becomes necessary. The use of batteries is slightly less expensive than the use of hydrogen storage systems up to a 92% self-generation rate. Above this threshold, seasonal storage becomes predominant and hybrid storage becomes cheaper than batteries. The sale of excess electricity is always important to support the plant economics, and a sale price reduction sensibly impacts the results. Hydrogen storage becomes more competitive when the need for medium and long terms energy shift increases, e.g. in case of having a cap on the available PV capacity.     

化学电源及其在储能领域的应用

  目的  化学电源在储能领域展现出广阔的应用前景,需要对化学电源进行深入了解,合理地利用化学电源的优势,从而达到提高化学电源储能安全性和经济性的目的。  方法  综述了几种最有代表性和应用最为广泛的化学电源技术,分析其技术特点。结合当前化学电源在储能领域的应用现状,分析化学电源在储能领域面临的问题并提出应对建议。  结果  发展化学电源在储能领域的应用,需要新型专用储能电源的开发、电池管理系统的构筑以混合储能策略的设计等远、中、近期研究同时进行。将理论结合实践,提高化学电源储能的安全性、经济性,推动储能事业的发展。  结论  电化学储能在新能源消纳并网、电网调峰调频、用电质量的改善方面具有广阔前景,需要具体根据工作要求针对性地制定储能建设及工作方案,从而获得最大化的效益。     

基于动态运行策略的太阳能分布式供能系统设计运行联合优化

提出将光伏剩余电量按照可变比例分配给储能电池及市政电网的动态运行策略,建立基于该策略的并网太阳能分布式供能系统设计运行联合优化模型,在不同分时电价下基于遗传算法对模型寻优,并将动态运行策略与对照运行策略（剩余电量优先并网或优先分配储能电池）下的系统运行结果进行比较分析。以陕西某乡村典型民居建筑为例进行分析,结果表明：1）分时电价的峰谷价差较大时,动态运行策略可有效降低太阳能分布式供能系统成本;2）分时电价的峰谷价差对于动态运行策略下储能电池的容量配置具有较大影响：峰谷价差越大,储能电池的配置容量越大;3）光伏度电补贴对3种运行策略下的系统成本影响程度为：动态运行策略>策略B（剩余电量优先分配储能电池）>策略A（剩余电量优先并网）。     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

Review on combined wind power generation and energy storage systems

储能系统由于能够实现电能的时空平移,具有响应速度快,规模化等优点,是改善风电波动性,提高其并网能力的有效手段,构建风储联合发电系统成为目前研究重点.简单介绍了风电并网对电力系统的影响及不同类型电池储能技术的发展现状,给出了部分国内外风储联合发电系统的示范工程,并分析了平滑风电功率波动,跟踪计划出力曲线和削峰填谷3种主要运行方式,重点阐述了目前风储联合发电系统控制策略和储能容量配置研究现状,对进一步开展风储联合发电系统的研究进行了展望,指出经济性仍然是制约储能技术应用的关键问题之一,提高包含储能单元的风储联合发电系统的经济性是今后的研究重点.     

基于关闭煤矿沉陷区—地下硐室群的抽水蓄能电站构建与利用

关闭煤矿具有建造高水头抽水蓄能电站的天然拓扑结构,利用关闭煤矿建设抽水蓄能电站是储能方式的新探索,也是关闭煤矿资源利用的新方式。以常规抽水蓄能电站主要工程结构为蓝本,结合淮南矿区关闭的潘一矿工程地质条件,提出了淮南矿区沉陷区—地下硐室群抽水蓄能电站的构建模型。该模型主要由关闭煤矿采煤沉陷区(上水库)、地下硐室群(下水库)、煤矿主井中布置的压力管道(引水)、地下厂房组成。根据动能计算,淮南矿区关闭煤矿UPHS电站适宜建设小型抽水蓄能电站,装机规模约50MW,满足附近光伏电站调峰需求,废弃煤矿UPHS电站和光伏电站之间的“水光互补”可行。研究成果对于促进清洁能源发展具有重要意义。     

风光联合发电系统的储能容量优化配置方法

随着可再生能源大规模接入电网,风力发电和光伏发电的不稳定性威胁着电网的安全稳定运行。储能系统作为一种可调度的能源,可实现可再生能源输出功率的平滑输出。通过分析风光联合发电系统输出功率特性,提出采用平抑指标和平滑效果评价指标对比分析滑动平均法和最小二乘法滤波效果,用于确定蓄电池储能配置的参考输出功率。在获得平滑后的功率曲线后,根据提出的曲线局部平滑指标和总体平滑指标,综合考虑蓄电池投资成本和平滑效果优化配置储能容量。最后,采用某地区实际的风光资源历史数据,验证了所提方法的可行性。     

基于分层控制的微电网混合储能协调优化策略研究

复合储能是保障微电网安全稳定的关键技术之一,本文根据储能电源的各自运行优势特点,提出了基于上层下垂-下层倒下垂的分层协调控制策略,上层全钒液流电池储能运用自主下垂控制,超级电容运用倒下垂控制策略,以增加系统稳定性、减少系统建设成本、增加实际工程可行性为优化目标,应用PSCAD专业软件对系统进行模拟仿真,仿真验证本文所采用的控制策略可控制微电网稳定运行,对微电网大容量储能系统的配置与设计提供有价值的参考和帮助。     

All year power supply with off-grid photovoltaic system and clean seasonal power storage

The objective of the project is an all-year secure supply of alternating current based on a solar energy island grid consisting of serial components and seasonal energy storage. Photovoltaic modules, inverters, electrolysers, batteries, hydrogen stores and fuel cells form the basis of the independent power supply system. For this, selected load profiles were analysed and evaluated in theory and practice.The analysis is based on the results of the test runs of the system and the simulations, in which the combined hydrogen-battery-system is compared to the battery system.It was revealed that it is sensible to complement an island grid operating on lead batteries for shortterm energy supply with hydrogen as a long-term store. This ensures a year-round supply security based on solar energy and the extension of the life span of the batteries required for hydrogen-based power stores. The systems based purely on batteries can not provide perfect supply security during long periods of low solar radiation since they do not possess energy stores which allow long-term energy storage.Hence a seasonal energy store, such as hydrogen, is required to guarantee reliable power supply for every day of the year.Autonomous power supply systems with long-term energy stores operate independently from the public grid system and can be implemented without elaborate intelligent energy management. For this, however, the costs of the serial components must be reduced and the efficiency of the system must be improved.     

基于指标关联的分布式电源并网规划策略

为解决新能源并网时的电源规划与风光消纳问题,考虑风光能源功率波动特性并计及储能单元提出一种计及风光协调出力的电网规划策略.综合考虑电压波动、新能源消纳及新能源发电效益建立多指标规划模型,采用引入指标关联策略的粒子群优化方法对模型进行求解,确定分布式电源及储能的位置和容量.进一步分析优化方案在电能质量方面的规划效果,统计...     

光伏电站复合储能电压波动抑制双层优化控制方法

大规模光伏电站的不断接入为电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。为解决光伏电站出力不确定性所造成的功率波动问题,提高光伏电站在并网点处电压的稳定性,文章采用由蓄电池与超级电容组成的复合储能一体化控制方法,提高光伏并网点电压稳定水平。首先研究由光伏电源、复合储能构成的典型复合储能系统拓扑结构下储能双层优化控制策略;其次,在不同储能介质的荷电状态与充放电特性模型基础上,研究基于不同光伏并网点电压波动场景的多储能介质组合电压波动抑制优化控制模型及其求解算法;最后,以并网光伏电站数据为基础,建立光伏复合储能电压波动优化控制仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章所提出的基于复合储能的并网点电压波动抑制模型能够有效提升并网点电压稳定性能。     

煤矿井下低压供电系统及短路保护措施研究

煤矿井下低压供电系统是煤矿开采的主要动力支撑,短路故障是其最为严重的故障之一。为了让煤矿井下低压供电系统更加平稳顺利地运行,需要对其应用有效的短路保护措施,以降低短路故障出现的概率,保障矿井和工作人员的安全。叙述了煤矿生产对供电的基本要求,分析了煤矿井下低压供电系统短路故障出现的原因,提出了煤矿井下低压供电系统短路保护措施。     

Inhibition of wind power fluctuations of battery energy storage system adaptive control strategy design

为了增加电池储能系统针对大规模风电并网对电网系统的友好性,降低风电功率波动对电网的不利影响,本文提出以电池荷电状态和风电功率为反馈量,改变平抑时间常数和电池储能系统充放电目标功率为目标的平抑风电功率波动的自适应控制策略。经仿真验证,上述策略能有效避免电池的荷电状态大幅波动,延长电池使用寿命,从而减小电池储能系统的安装容量,最大限度地发挥电池储能系统的作用。     

考虑退役动力电池衰减特性的新能源场站群共享储能长期规划配置

为最大化利用退役动力电池的全生命周期价值、解决共享储能在电力系统扩展规划方面需兼顾多方利益的经济性难题,计及逐渐增加的新能源装机容量与负荷需求,提出考虑退役动力电池衰减特性的发电侧共享储能长期规划模型。首先,设计基于退役动力电池的发电侧共享储能运营模式以打破能量共享壁垒,使其既能服务于自身新能源场站又可实现多个新能源场站间的能量互济、必要时还能参与电网的动态调频。其次,考虑退役动力电池衰减特性构建多个新能源场站自配并共享储能的长期规划模型,模型基于合作博弈以应对多方利益诉求冲突给资源优化配置带来的经济性挑战。最后以算例仿真验证所提发电侧共享储能运营模式及长期规划模型的可行性。     

Dynamic evaluation of two configurations for a hybrid DFIG‐based wind turbine integrating battery energy storage system

Hybrid systems comprising battery energy storage systems (BESSs) and wind power generation entail considerable advances on the grid integration of renewable energy. Doubly fed induction generators (DFIGs) stand out among different wind turbine (WT) technologies. On the other hand, electrochemical batteries have proved to be valid for these purposes. In this paper, a comparative analysis is carried out between two alternative configurations for hybrid WT‐BESS systems, where the BESS is connected either outside or inside the DFIG. The modeling of these two configurations and the control systems applied for achieving the coordinate operation of the energy sources (DFIG and batteries) are illustrated. The hybrid systems under study are evaluated by simulation under normal operation (wind speed fluctuations and grid demand changes) and grid faults. Simulation results show that both configurations improve the grid integration capability of the WT, although the configuration with external BESS presents better results since it can provide additional active/reactive power injection. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略

风力发电的随机波动性对电力系统的稳定性带来不利影响,通过配备储能系统可以提升电网接纳风电的能力。本文定义了反映储能系统平抑风电波动效果的波动系数;提出一种基于动态波动系数的风电功率平滑控制策略;建立了以波动系数为优化变量,风电实际功率和并网功率的差值最小为目标,并网功率波动要求为约束的优化模型;设计了基于滑动窗口的遗传算法求解方案,优化求得动态波动系数及相应的储能额定容量及功率,最终利用储能抑制风电功率的波动。实验表明,与传统控制策略相比,该策略能有效抑制功率波动并降低储能容量,节约成本。