规模化电池储能系统的无功功率控制策略研究

无功功率补偿是电池储能系统并网运行时的重要应用。电池储能系统主要包括电池组、变流器以及设备监控系统等。电池储能用变流器可向电网提供无功功率。文章提出了规模化电池储能电站中各储能机组间的无功功率分配方法。采用仿真软件对电池储能系统的无功功率分配策略进行仿真分析,并基于张北储能试验基地的电池储能机组实例验证了控制策略的有效性。     

微电网恒输出功率“光伏+储能”系统的功率和储能容量研究

在电网有充电限制的条件下，根据“光伏+储能”系统需在每天固定时间段内恒定输出功率的要求，提出了一种通过综合考虑“光伏+储能”系统平准化度电成本和净现值收益率来分步确定此类系统最大恒输出功率及储能容量的方法，并以某项目为例，利用MATLAB软件进行了模拟仿真验证。仿真结果表明：所述计算方法有效解决了微电网恒输出功率要求下储能设备容量选择问题。该方法可作为解决同类型问题的参考。     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

永磁电机式机械弹性储能机组储能运行控制策略研究

基于团队先前提出的以涡卷弹簧作为储能元件的机械弹性储能机组技术,简述了以永磁电机为储能电机的机组基本组成与工作原理,建立了永磁电机式机械弹性储能机组(mechanical elastic energy storage, MEES) 各模块数学模型,提出了机组储能过程的恒转速控制策略。利用Matlab/Simulink 构建的机组全仿真模型,对机组储能过程的恒转速控制进行了仿真。仿真结果证明了所搭建模型和控制策略的正确性与有效性。     

采用混合储能的风电场输出平滑控制

以装备DFIG机组的风电场为例,研究分析了混合储能系统的配置方案。针对风电功率的波动,提出了一种基于频率分解的混合储能平滑控制方法。设计了相应的储能装置控制器,使得一定时间内风电机组或风电场接近恒定的功率,从而体现出常规电源的可控性。针对不同的储能配置方案进行了仿真实验,结果表明采用该方法可以使整个风电场按照调度的指令,在一定的时间范围内,保持输出功率在电力系统调度范围之内。     

电池-超级电容器混合储能系统研究进展

储能是解决可再生能源大规模发电并网、推动新能源汽车发展、实现"碳达峰""碳中和"中长期目标的关键支撑技术.能量型储能器件与功率型储能器件组成的混合储能系统是能量管理和功率管理的高效系统,充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性,大幅提升了储能系统的综合性能和经济性.本文概述了能量型和功率型电化学储能技术及特点,总结了各类电池-超级电容器混合储能系统,分析了混合储能系统在电网储能、新能源汽车、轨道交通等领域的应用.详细分析了电池-超级电容器混合储能系统关键技术,包括混合储能系统控制和能量管理,总结了近期较为常见的混合储能系统使用的控制方法;混合储能系统的参数匹配和技术经济性进行分析;介绍了混合储能系统拓扑结构分类,并讨论各种拓扑结构的优缺点.此外,还对电池-超级电容器混合储能系统和单一储能系统进行了仿真对比,验证了混合储能系统相较于单一储能系统的优越性.最后,对电池-超级电容器混合储能系统进行了总结和展望.     

磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究

针对风力发电出力的随机性和间歇性,提出将磷酸铁锂电池储能系统用于平抑风力发电的功率波动。首先,以PNGV等效电路模型为基础,通过HPPC试验实现电池参数的辨识,建立反映磷酸铁锂电池充放电特性的仿真模型;然后,基于磷酸铁锂电池端电压变化小的特点,提出了电池直接耦合在储能系统直流母线上的拓扑结构,给出了储能变流器的功率解耦控制策略和平抑风能波动的控制目标;最后,利用MATLAB/Simulink软件,建立了风电—储能系统仿真模型。仿真结果显示,磷酸铁锂电池储能系统能有效平抑风力发电的功率波动。     

重力/飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性北大核心CSCD

为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析,构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型;然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下,机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化;最后建立了综合物理储能系统的仿真模型,并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究,设计了综合储能系统的能量管理和控制策略,并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究,验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。     

光储联合系统中储能电站的能量管理

为提高储能设备利用率,实现储能电站能量的合理管理,以浙江地区某光伏电站配置的MW级储能电站示范工程为背景,针对现有单应用模式下储能装置容量和功率存在富余的特点,文章提出了一种平抑波动和分时电价相结合的储能装置控制方案。根据光伏出力特点,在光伏波动较强时进行光伏波动平抑,在光伏出力较弱时,根据储能装置剩余容量(state of charge,SOC)的实际情况,结合当地负荷变化曲线,实施分时电价策略。仿真实验表明,该控制方案维持储能设备SOC在合理范围的前提下,能及时平抑白天光伏的波动。同时在一定程度上实现了对负荷的削峰填谷,提高了储能设备利用率,实现了储能电站能量的合理管理,为项目后续示范应用提供了理论依据与技术支撑。     

储能-火电联合一次调频的双层控制策略

针对储能系统参与一次调频造成储能电池寿命损耗的问题,提出一种储能-火电联合一次调频的双层控制策略,通过改进鲸鱼算法对单位调节功率和分配系数进行寻优,在减少储能寿命损耗的同时提高调频效果,最后搭建储能火电一次调频仿真模型。仿真结果表明：在连续负荷扰动工况下,本文提出策略的储能寿命损耗比固定下垂控制和变系数下垂控制分别减少61.1%和32.8%,频率偏差均方根分别比固定下垂控制、变系数下垂控制和无储能减少40%,100%和150%。     

电力工业的储能时代

风电、太阳能发电等新能源的开发利用正迅速发展,由于新能源发电大都具有随机性、间歇性,因而将使电力工业进入储能时代。最近30年来,世界能源领域有3个变化:一是环境问题由区域性问题变成全球性问题;二是因化石能源顶峰论和枯竭论导致化石能源恐慌;三是化石能源价格暴涨。由此把全球能源利用推向第三次能源大转换,用新能源发电替代化石能源发电,并催生了智能电网。电力工业在100多年的历史中,前后经历了舞伴时代、电力需求侧管理时代,现在为了发展新能源和智能电网,电力工业将进入储能时代。中国在最近20年内,无论是在需求侧管理方面还是在需求响应方面的工作都优于工业发达国家,中国电力工业已进入了电力需求侧管理时代。大容量储能是新能源开发的"瓶颈",是智能电网的"瓶颈",要想加快新能源和智能电网的开发,就要把大容量储能放在战略位置上,抓好大容量储能技术的突破。现在技术比较成熟的储能设施是抽水蓄能电站,但是投资大、能量转换损耗大,不可能全靠它来解决大容量储能问题。主要问题还是技术不成熟和政策问题,应加大对大容量储能技术的研究开发力度,在新能源发电规划和智能电网规划中要有相应的大容量储能规划,同时要尽快理顺电价。     

储能在能源安全中的作用

世界各国在积极发展可再生能源,而很大部分可再生能源用于发电.因此“能源安全”的范畴与重心将从20世纪的以石油安全为主逐步转向21世纪的以电力安全为主.确保安全、高质量供电,同时维持电力供需平衡是电力系统面临的持续挑战.发展新能源电力为常规电力机组的变负荷能力提出新的挑战:要求电力机组具备更快的变负荷调节能力;电力机组变负荷目标的不确定性增大;电力机组负荷调节范围更大.在电力系统中采用集成储能模块是解决电力系统变负荷和新能源电力接人产生问题的有效措施.储能总的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡.储能系统的具体功能有三种:提高电能质量、提供桥接电能、能量管理.电力储能技术有抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、超导储能技术、超级电容器储能技术、电化学储能技术、复合储能技术.对我国发展储能产业提出以下建议:从宏观战略层面制定储能发展规划;出台利于储能技术产业化的激励政策与机制;发布储能相关技术标准和管理规范,建立储能装置回收管理机制;加强储能技术研发与示范;建立储能产业链,降低成本;探索优化商业运营模式,加快储能技术的市场化步伐.     

压缩空气地下咸水含水层储能技术

能源危机和温室效应促进了可再生能源的利用,储能技术是解决太阳能、风能波动问题的重要手段。压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage, CAES）技术是仅次于抽水蓄能的第二大蓄能技术。目前CAES多是通过洞穴实现,其主要缺点是对地质要求较高,合适的洞穴数量有限,为扩大其应用,可使用地下咸水含水层作为储层。本文介绍了CAES电站的工作原理、优缺点及各国的发展现状,并分析了利用地下咸水含水层进行压缩空气储能的可行性、优点及一些问题与技术方法,如储层内残余烃的影响、氧化与腐蚀作用、颗粒的影响及缓冲气的选择,表明含水层CAES将是拓宽CAES应用的重要途径。     

重力储能技术研究进展

储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同的地理优势进行储能。相对于传统储能技术,重力储能技术具有非常明显的优势。根据山地重力储能、悬重式重力储能、塔吊式重力储能、铁轨重力储能和重力储能式飞机等5种形式的重力储能技术,对现阶段重力储能技术的研究进展进行了综述。结合重力储能技术的原理、特点以及我国储能领域的发展方向和需求,对重力储能技术的应用前景进行了分析并提出建议。研究内容和提出的建议可以为我国重力储能技术的理论研究和发展应用提供参考。     

国内储能技术应用进展

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微网以及电动汽车发展不可或缺的支撑环节,但其产业链尚不成熟,特别是一些关键技术的开发还难以满足整个新能源产业的发展需要。分析了我国储能技术在发展中存在的主要问题、发展方向与政策支持,虽然各类储能技术不断实现突破,但短时期内还将存在“多种储能技术并存,共同发展”的格局,重点讨论了机械储能、电磁储能和电化学储能的特点和应用场合。目前国内有多家企业都在研制开发和应用这些新能源储能电池,对各类储能技术应用进展情况进行了介绍。     

储能对可再生能源并网发电的支撑作用

可再生能源发电并网对于电力系统的节能减排具有关键作用,选择合理的储能容量,并分析储能对可再生能源并网发电的支撑作用具有重要意义。从节能减排和供电可靠性角度建立具有储能装置的单母线电力系统和剩余电力系统的随机规划模型,并通过蒙特卡罗模拟算法对国外某地区的风力发电和储能联合运行系统进行模拟分析。结果表明,适度规模的储能容量不仅能有效解决可再生能源发电的功率波动问题、减小系统停电损失概率,而且能够降低系统的环境成本,但其减少程度与储能的全过程效率有关。     

储能设备对孤立风力发电系统的影响

采用序贯蒙特卡罗法对含有储能设备的风/柴孤立发电系统进行充裕度评估。针对样例系统,在发电系统强迫停运率、储能设备容量以及峰值负荷取值不同的情况下,计算发电系统的充裕度指标;研究储能设备对孤立发电系统充裕度的影响,并对产生影响的原因进行分析。结果表明,加入储能设备可改善发电系统的充裕度,提高系统的供电可靠性水平,减少风力发电机组输出功率波动对系统的影响。分析方法和结果可为储能设备在风力发电系统中的应用和储能设备容量的选择等方面提供参考。     

蓄能技术的现状与展望

介绍了中国的蓄能技术现状及现有蓄能技术优缺点比较,对未来储能技术发展潜力及研究方向进行了阐述,并介绍了一种优势明显的新储能技术——油压蓄能发电.     

等温压缩空气储能技术综述

压缩空气储能是解决当前我国遇到的环境问题和能源问题的重要方式之一,其未来的发展方向至关重要。本文综述了不同压缩空气储能系统,通过能量循环效率公式分析了各系统的效率,简要介绍了等温压缩空气实现技术,并结合我国新能源利用率低的现状,提出了一种耦合可再生能源的等温压缩空气储能系统,该系统可作为未来我国压缩空气储能系统可持续的、清洁环保的发展方向。     

High-temperature Solar Thermal Energy Storage

The mislocation of solar energy production facilities and points of demand and the temporal mismatch of solar energy availability and energy demand make transport and storage of solar energy essential. Research at the Solar Energy Research Institute has focused on high-temperature, diurnal storage because of the frequency of use and the potential for conservation of premium fossil fuels. Also, high-temperature thermal energy storage can reduce the cost of hydrogen production, electricity and heat produced by cogeneration, and methane reforming. SERI research is concentrating on containment techniques (including materials corrosion, internal insulation, and storage medium for high-temperature molten salts) and direct-contact heat exchange (including cost-effective heat exchanger design and heat transfer of various materials). After initial screening tests we selected carbonates for further study. We are now constructing test equipment that will allow heat transfer experiments with molten carbonate to 700°C