超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

交介绍了超导磁储能装置（SMES）的基本原理、系统组成和发展状,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的SMES在电力系统中应的重要意义,概述了SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题。并针对我国SMES研究的现状提出了一些建设性意见。     

超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

介绍了超导磁储能装置（SMES）的基本原理、系统组成和发展状况,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的SMES在电力系统中应用的重要意义,概述了SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题,并针对我国SMES研究的现状提出了一些建设性意见。     

超导磁储能系统自抗扰控制策略研究

本文针对电压源型换流器(voltage source converter, VSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage, SMES)系统,设计了一款自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)。首先,分别建立了SMES的交流侧VSC、直流侧斩波器数学模型;其次,基于非线性扩张状态观测器和线性误差反馈律设计了SMES的交、直流侧ADRC;然后,通过描述函数法分析了ADRC的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了仿真模型。仿真结果表明,与传统PI控制相比,ADRC具有更好的动态响应性能和抗扰动特性,并针对系统参数的不确定性具有更好的鲁棒性,有效地提高了SMES的运行可靠性。     

超导磁储能系统的序贯克里金优化方法

超导磁储能系统(superconducting magnetic energy storage,SMES)是超导应用研究的热点。SMES利用超导磁体的低损耗和快速响应能力,通过电力电子型变流器与电力系统相连,组合为一种既能为其储存电能又能为其释放电能的多功能电磁系统。SMES的先进功能主要体现于,它能大容量超低损耗的储存电能、改善供电质量、提高系统的稳定性和可靠性。该文以SMES的优化设计(IEEE TEAM Workshop Problem 22)为例,介绍了序贯优化方法和克里金(Kriging)统计近似模型在低维和高维、离散域和连续域优化问题中的应用。优化结果显示,该优化方法能在保证设计精度的前提下,极大降低有限元的计算量。如3参数优化问题中有限元的计算量比直接优化的1/10还要少;而8参数优化问题中有限元的计算量约为直接优化的1/3。从而该方法可广泛应用于电磁装置的优化设计问题。     

超导磁储能装置对输电线路多边形特性距离保护的影响分析

超导磁储能(SMES)装置响应速度快,能够对有功、无功进行独立控制,在电力系统中将得到越来越广泛的应用。SMES并入系统后的充放电过程会与电网双向交换功率,可能会对输电线路的继电保护产生影响,造成保护装置的不正确动作。在建立SMES电磁暂态仿真模型的基础上,在PSCAD环境下研究了含SMES的单机无穷大系统(SMIB)输电线路多边形距离保护的动作特性,针对不同短路故障类型和SMES的不同安装位置分析了多边形距离保护的动作结果。仿真结果表明,SMES并入电网后多边形距离保护的测量阻抗发生了变化,在某些情况下会对保护的动作结果产生影响。最后提出了一个保护动作特性曲线的改进方案,并通过仿真试验验证了其可行性。     

超导磁储能系统抑制风力发电功率波动的研究

建立含超导磁储能装置(SMES)的单机无穷大系统的Phillips-Heffron模型,导出含SMES电力系统总的电磁转矩表达式,从理论上分析SMES对增强系统阻尼的作用.并设计了SMES非线性比例积分微分控制器,数字仿真结果验证了SMES阻尼系统功率振荡的特性,同时表明该控制器具有较好的鲁棒性.     

基于DSP2812高温超导储能系统斩波器控制设计

电压型超导储能(Superconduction Magnetic Energy Storge,简称SMES)系统的斩波器用于对超导磁体快速稳定充放电。研究了SMES系统用斩波器充放电的工作原理,采用状态空间平均法建立其数学模型,并提出一种斩波器充电、放电的闭环控制方法。基于第2代高温超导磁体及其限流保护,搭建了斩波器实验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充放电的控制。实验结果表明,所应用斩波器控制方法的性能良好,可以满足SMES系统的要求。     

基于超导储能的电力系统静态安全性在线评估

研究了超导储能(SMES)技术在电力系统静态安全性在线评估方面的应用。与SMES在电力系统中的其他应用(如储能和电力系统稳定控制等)不同，这种新的应用利用SMES灵活的能量输出方式，输出特定波形的功率信号作为扰动源，在不影响电力系统安全运行的前提下，激起系统在此工作点的振荡模式，通过对电力系统各节点频率响应曲线的检测和分析，得到潮流或结构变化时振荡模式的变化，从而进行在线的电力系统静态安全监测和评估。     

基于输入/输出反馈线性化的SMES控制策略研究

由于超导磁储能系统(SMES)的非线性特性,精准的控制策略是SMES实际应用的基础。文中提出了一种基于新型非线性鲁棒控制的SMES功率控制策略。建立了电压源型SMES的交流侧变流器以及直流斩波器两部分的数学模型。根据反馈线性化原理,设计了SMES基于输入/输出反馈线性化控制策略。仿真结果表明,基于输入/输出反馈线性化控制的SMES对功率指令具有优秀的跟踪能力,同时能够快速稳定直流侧电压。与SMES的经典PI控制策略进行对比分析,所提出的控制策略具有更好的鲁棒性和快速收敛性。     

用于静态安全在线评估的超导储能装置安装地点选择

利用超导储能(SMES)技术进行电力系统静态安全在线监测和评估是该技术在电力系统中的一种新应用，SMES装置安装地点的选择至关重要。文中首先推导了特征值对于负荷变化的灵敏度计算公式，以此为基础，提出了基于灵敏度的子系统划分方法，获得了系统静态安全薄弱区域，并说明了静态安全薄弱区域内SMES装置位置选择的过程。最后以EPRI36节点系统为例，通过在不同节点安装SMES装置，对比负荷变化时监测节点的频域响应曲线的变化过程，说明了该安装地点选择的正确性。     

储能技术在分布式发电中的应用

简要介绍了分布式发电的发展现状,分析了储能技术在分布式发电中的作用。重点介绍了飞轮储能、超导储能、蓄电池储能和超级电容器储能在其中的应用,分析了各种蓄能系统的优缺点和发展前景。     

电力储能技术发展和应用

简述了电力储能技术的分类,包括化学储能(如锂离子电池、钠硫电池、液流电池等)、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导储能、超级电容器等)的基本原理以及国内外发展概况,指出了电力储能技术在实现电网安全可靠稳定运行、解决风电等可再生能源并网发电对电网的影响和供用电不平衡等问题时的重要作用。     

电力储能技术进展与挑战

电能存储技术是实现需求侧能量高效管理、有效提高可再生能源入网的关键技术。介绍了面向电力储能应用的抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能等物理储能技术的发展现状和亟待解决的问题,重点阐述了具有广阔应用前景的电化学储能技术,包括锂离子电池、铅炭电池、液流电池、钠硫电池(ZEBRA电池)和液态金属电池等的工作原理、技术优势及其在电网中的应用和挑战,为电力储能技术的发展提供参考。     

储能技术在电力系统中的应用

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源利用率等重要作用.对此,介绍了中国电力系统建设对储能技术的迫切要求,并阐述了电池储能、电磁储能和机械储能等储能技术的发展现状.对电池储能、超级电容器与蓄电池混合储能和飞轮储能在电网中的应用分别作了说明,最后展望了储能技术未来的发展方向.     

液流储能电池电化学体系的进展

介绍了液流储能电池电化学体系的分类、特点、要求及发展方向.液流储能电化学体系可分为液相和沉积型.液相体系研究更多,较成功的有多硫化钠/溴和全钒体系,且全钒液流电池已开始商业化示范运行.沉积型体系因单液性、无膜或只需普通隔膜的特点,成为液流储能电池的发展方向.     

大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析

分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用,对各种类型储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述,提出了针对规模化应用储能技术的评价指标。在此基础上,分析了不同储能技术的发展和应用前景,并预测了其发展的路线图。     

电力系统配置储能分析计算方法

现阶段,储能的配置分析计算大多是围绕单一场景开展的,无法充分发挥储能的多重作用.为合理配置储能,提高电力系统综合效益,从系统整体运行需求角度入手,归纳总结电力系统配置储能应统筹考虑源网荷发展情况、细致分析储能对常规机组的替代作用、综合优化储能充放电策略3方面关键因素;提出在功率、能量和充放电时长3个维度均不确定的情况下...     

特约文章：促进新能源开发的“水储能”技术经济分析

在双碳目标驱动下,风能与太阳能等新能源发电迅猛发展,解决其随机性、间歇性和波动性问题,亟需配套建设储能设施。本文将“以水为介质”的重力储能定义为“水储能”,并从技术原理、经济性、环境影响和设施安全等方面,对当前主要储能形式进行综合比较,研究表明“水储能”是当前和未来支撑新能源发展和新型电力系统构建的最佳储能方式。同时,本文还对抽水蓄能、水电扩机和梯级水电储能的规划思路、调节计算、评价方法和发展模式等关键技术及相关政策进行探索,展望其发展前景,可为新能源开发和新型电力系统规划设计提供参考。     

支撑电力系统清洁转型的储能需求量化模型与案例分析

目前,储能需求的研究多集中于特定应用场景中电化学电池等持续放电时间较短的储能装置的配置,缺乏对系统整体性储能需求规划的方法及经济性影响的研究.针对短时和长期2种不同类型储能的特点,建立了以系统综合成本最低为优化目标的量化分析模型和方法,从总量、结构和成本3个维度量化分析系统级储能需求,将储能规划嵌入电源规划的混合整数优化问题中统一求解.以欧洲、全球和中国为算例,分析支撑能源清洁转型电力系统所需的储能种类、储能装机容量和可接受的储能成本.结果表明,仅依靠以锂离子电池为代表的短时储能无法满足未来高比例可再生能源场景的全部系统要求,长期储能将在2035年后的深度清洁转型中逐步发挥重要作用.     

基于微型压缩空气储能的混合储能系统建模与实验验证

微型压缩空气储能是一种新型的储能技术,可以与飞轮等组成混合储能系统。文中介绍了基于微型压缩空气储能的混合储能系统的结构及工作原理,根据现有设备的实验结果提出了压缩空气储能原动部分的数学模型,包括压缩空气压力、温度、阀门、透平等环节,并通过拟合的方法进行参数辨识。最后,搭建了混合储能系统的仿真算例,并通过仿真与实验数据的对比验证了模型的适用性和有效性。