我国储能示范工程领域十年(2012—2022)回顾北大核心CSCD

过去十年来,随着新能源大规模接入电网,对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。新型储能作为灵活调节资源,可为新能源消纳、电网安全运行与控制能力提升提供支撑。因此,这十年来其技术发展迅猛,已逐步实现了兆瓦级至百兆瓦级不同规模的电站化系统集成与推广应用。在此过程中,大容量集中式储能电站以及分布式储能的广域协同聚合是规模化新型储能系统的两种应用模式。本文主要聚焦规模化新型储能在电源侧和电网侧的应用场景,从工程应用、检测评价、标准制定等三个方面对新型储能的研究进展做了回顾,论述了过去10年来的技术发展规律、阶段性成果以及里程碑事件,剖析了现存问题及其原因等。最后,针对新型储能系统的应用工程、检测评价、标准制定,对其未来重点攻关方向、机遇与挑战等提出了展望,以期为新型储能系统的规模化应用、标准化管理、智能化运行、安全质量提升等提供借鉴。     

考虑灵活性负荷异构性质的多类型储能优化配置北大核心CSCD

灵活性负荷与多类型储能协调优化是实现电力系统电力电量平衡的重要方法,随着大规模灵活性负荷广泛接入电网并参与需求侧响应,灵活性负荷的异构特性已难以适应电网规模化调控需求、无法充分挖掘其调节潜力。本工作提出了考虑灵活性异构负荷的多类型储能优化配置策略,通过聚类灵活性异构负荷建立泛化模型,匹配负荷特性与电网调控需求。首先,基于灵活性异构负荷用电曲线和调节潜力的差异化特性,将典型异构负荷聚类为可转移负荷、可削减负荷和可调节负荷,并建立相应的泛化模型;基于此,提出灵活性异构负荷与多类型储能协调优化策略,以计及发电侧、电网侧、储能侧和负荷侧成本的系统综合运行成本为优化目标,利用混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)实现多类型储能的最优配置;最后,通过算例对比分析验证了所提协调优化方案的可行性与有效性,相比于单独考虑灵活性负荷、储能参与系统调控,灵活性负荷与多类型储能协调优化不仅可以实现地区电网电力电量平衡,而且可以降低系统运行成本,提升电网经济效益。     

分布式储能参与电网降损场景的方法研究

为促进储能的推广应用,充分挖掘其在电网中的潜在应用场景,对基于电网应用的储能降网损方法展开研究。基于电网网损的产生机理,结合储能系统的有功、无功四象限运行特性,提出利用储能降低电网网损的方法,提炼效果评价指标,并基于此,利用灵敏度分析方法,就储能充放有功和无功功率对电网的影响进行仿真分析,分析并探讨储能的作用布点原则;最后,以某IEEE 9节点电网为例,通过仿真分析验证该方法的有效性和可行性。     

Capacity demand analysis of energy storage in the sending-side of a power grid for accommodating large-scale renewables

我国新能源富集的"三北地区"弃风弃光现象严重,同时储能技术发展已逐步接近规模化应用水平。该文在分析影响新能源消纳问题的电网结构特性、储能技术应用发展方向与技术水平的基础上,基于电网可最大释放的新能源发电空间约束建立了以缩减弃风率与弃光率为目标的储能系统功率与容量配置的数学模型,结合储能投资成本与提升新能源消纳收益构成的投资收益比评估约束指标,提出了满足新能源消纳性能/投资成本比较优的储能容量需求计算方法,探索了储能提升新能源消纳能力的技术与经济可行性分析思路。以消纳风电和光伏为主的两省级电网为例,讨论了储能在送端电网中促进风电和光伏消纳应用中的作用及经济适用性,验证了该新能源消纳方案的可行性。     

考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价

在“双碳”总目标的引领下,新能源进入高速发展阶段,但其随机性和不稳定性给电网带来影响,需要配备大规模可灵活性调节的储能进行保障。抽水蓄能作为电力系统的主要调节电源,在促进新能源消纳、调峰、储能等方面发挥着重要作用;而综合评价抽蓄电站服务电网的能力,对于引导抽蓄电站合理运行和布局,以更好地发挥其作用具有重要意义。传统的抽水蓄能评价模型无法量化评价抽蓄的储能和促双碳的作用,该文提出了一种考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价方法。针对抽水蓄能调峰和储能的特点及其对双碳的促进作用,提出相关指标,建立抽蓄电站综合评价指标体系;由属性层次模型确定各层次指标的权重,引入物元可拓理论构建考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价模型;通过实例对所采用的综合评价模型进行验证分析。研究结果量化了抽蓄电站的储能和促双碳作用,可为“双碳”背景下抽水蓄能的综合评价提供支撑。     

广东新型储能配套政策建议

  目的  新型储能是提升系统调节能力的重要手段之一,是构建新型电力系统的重要组成部分。明确新型储能的市场定位,研究完善新型储能的成本分摊和价格机制,有助于引导其健康、有序、高效发展。  方法  梳理国内外新型储能相关政策及运行情况;分析新型储能在电力系统中的功能和作用;结合广东电力系统实际,研究2030年前新型储能建设规模需求;基于广东目前价格机制,测算发电、电网（独立）、用户侧储能经济性,分析广东新型储能政策现状及存在问题;综合提出广东新型储能配套政策和机制建议。  结果  从调峰和调频角度分析,2030年前广东对新型储能尚不存在迫切需求;新能源配储能尚无明确的成本回收机制,光伏和陆上风电具备少量强配储能的成本消化空间,海上风电不具备强配储能的成本消化空间;电网侧（独立）储能商业模式尚不清晰,可通过辅助服务和现货电能量价差获取收益,但操作细则有待进一步明确,尚不具备经济性;用户侧储能商业模式较清晰,按现行峰谷电价和需求侧响应政策,具备一定经济性,但投资回收期长,面临政策变化风险。  结论  将新型储能区分为市场化和非市场化两类,前者由除电网外各类市场主体投资,在合理的价格和运行机制下,通过市场化渠道获取收益,由市场调节形成合理的新型储能规模和布局;后者由电网公司投资,通过输配电价回收成本。     

考虑双重不确定及综合效能的配电网储能规划决策方法

为解决规划场景、决策者偏好等多种不确定性对储能规划影响的问题,提升储能的应用效能,本文提出一种计及双重不确定性的储能规划决策方法.首先考虑正常运行与极端恢复两种应用场景下储能的运行情况,以网损最小为目标进行正常运行优化,以最大程度减少失电损失为目标进行极端情况下的供电恢复,建立多应用场景下的综合评估指标体系.然后,计及...     

考虑用户需求响应的电网过载风险评估与控制

智能电网的发展为用户参与电力市场运行提供了坚实的基础,根据用户需求特性与电价之间的杠杆作用,建立了用户需求弹性矩阵,结合用户需求、市场电价与系统负荷之间的关系,提出考虑用户需求响应的过载风险评估和控制方法,有效地降低电网过载的风险,并采用IEEE39节点系统仿真计算和分析验证了该方法的有效性。     

储能装置在含风电电力系统中的应用综述

风力发电具有的间歇性、随机性和难以预测性等缺点给电网带来了冲击,限制了风电的大规模并网。储能装置以其运行方式灵活、可充可放的运行特性、与环境兼容等特点与风力发电联合运行,为风电等可再生资源规模化利用提供了有效途径。因而总结了储能装置在含风电电力系统中的应用,介绍了各种储能装置的分类,在此基础上研究了各种储能装置的特性和适用范围,分析了储能装置在含风电电力系统中的应用现状,并探讨了储能装置未来的研究方向。     

储能技术发展态势及政策环境分析

储能作为平抑新能源发电、降低大规模新能源接入对电网造成冲击的重要手段,随着我国"双碳"政策的提出以及新型电力系统的指引已经成为一种不可或缺的调节新能源的手段.针对储能行业发展的态势,从储能技术的优势和价值展开论述,从技术层面对电化学储能、物理机械储能和新型储能技术的特点和应用需求进行分析,梳理全国强配储能政策以及储能补贴政策,从不同的角度论证了储能发展的必要性并为不同类型的储能技术工程应用提供理论依据.     

气象传感监测技术在电网中的应用研究

随着全球气候变暖的加剧,极端天气气候事件发生频率不断攀升,多种极端气象事件直接影响了电网的安全稳定运行,有必要在电力气象及气象传感监测技术方面开展更多的研究与应用。文章针对高可靠性电力气象数据获取中的传感与监测技术进行了分析,回顾了公共气象传感监测技术的发展情况,介绍了电力气象传感监测技术应用的总体架构,对几类电力气象传感技术的发展及应用情况进行了详细分析说明,并指出了未来电网对气象传感技术新的需求及电力气象传感技术的发展趋势。     

基于转子储能的全功率变速水电机组低电压穿越控制策略研究

全功率变速水力发电机组是水力发电机组变速运行主要方式之一,能更快速度响应电网功率变化需求,对间歇性与随机性强的新能源消纳具有重要意义,其机组的低电压穿越能力是保障机组稳定并网运行的关键。提出了一种基于机组转子储能的低电压穿越控制策略,充分利用水力发电机组转子储能能力强和机组输入功率可以调节的特点,采用转子储能和调速器调节吸收控制电网电压跌落期间的机组不平衡能量,并根据电网电压跌落幅值通过网侧变流器向电网提供无功电流支撑。建立了系统各部件的数学模型,通过仿真比对了提出的控制策略与传统的策略,仿真结果表明提出的控制策略能有效抑制直流母线过电压,并向电网提供无功电流支撑,提高了全功率变速水力发电机组的低电压穿越能力。     

储能电池一次调频无模型自适应控制策略北大核心CSCD

为发挥储能电池对电网调频特性的改善功能,针对储能电池参与电网一次调频进行了深入研究。首先建立含储能电池的高渗透率新能源区域电网的频率特性模型,并对其进行幅频特性分析,结果表明储能的加入可以有效提高电网的频率稳定性;为保证储能电池荷电状态(state of charge,SOC)的保持效果、电网调频需求以及储能电池的精确数学模型无法确定因素,提出一种考虑电池SOC,基于储能系统输入输出数据驱动的无模型自适应的储能控制策略,并给出相应的调频效果和SOC保持效果指标;最后在Matlab/Simulink搭建典型高渗透率新能源区域电网调频模型进行仿真。结果表明,所提策略能提高电网的抗干扰及自适应能力;与其他传统控制策略比较,所提策略在阶跃负荷扰动情况下,调频效果指标较佳;在长时负荷扰动(连续)情况下,所提策略的SOC指标最优,调频效果指标最佳。仿真结果验证了所提策略的可行性及优势。本文采用数据驱动研究方法,并没有采用传统的模型法,摆脱了对受控系统数学模型的高度依赖,有助于推动储能电池参与电网调频的更高效应用,为加速双碳目标提供更多思路。     

光伏发电系统的超导储能设计

超导储能(SMES)具有非常快速的功率调节能力和灵活的四象限运行能力,可完成调节电力系统功率因数、补偿电压跌落等功能。文章针对光伏发电系统的特殊运行方式,提出了利用光伏出力与本地负荷需求的差值作为SMES控制器的功率控制信号策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台建立了超导储能系统模型,并对其在光伏发电系统的中的运行控制方式进行研究。研究结果表明,超导储能与光伏系统配合可以很好地解决光伏发电功率易受环境影响、不可调节、难于满足负荷需求的问题,对由负荷变化引起的母线电压波动和故障引起的母线电压跌落具有良好的补偿作用。     

分布式多源储能模糊聚类集群协调优化模型

分布式多源储能系统是针对高渗透新能源电网能量供需平衡过程的电热多能源协调复合储能系统,具有布局分散、时域调节灵活性强的特点。为充分挖掘分布式多源储能系统运行的调节能力,文章提出分布式多源储能系统集群协调模型。首先,研究分布式多源储能系统调节特性以及调节能力量化方法,提出基于分布式多源储能系统节点调节能力的系统节点集群划分模型,将分布式多源储能系统划分为基于调节能力的若干子群落;然后,提出分布式多源储能系统集群协调调度方法,以提升新能源接纳能力,降低分布式多源储能系统运行成本;最后,采用我国北方某城市电网数据及电热联合系统数据进行仿真算例分析,验证文章所提方法的有效性。     

基于改进多目标粒子群算法的储能电站定容选址优化配置研究

电化学储能电站在高比例新能源电网中逐步得到了规模化应用,其优化配置策略很大程度上决定了其辅助电网调频调压的效果。为实现电化学储能电站的最优化配置,首先研究了高比例新能源下储能参与电力系统调频调压的控制策略,提出了基于变系数有功无功下垂控制方法。随后,建立了高比例新能源电网下储能系统参与电网调频调压的多目标优化配置模型。该模型以调频综合指标、调压综合指标和系统成本为优化目标,采用了改进型多目标粒子群算法对控制参数配置和储能系统选址定容结果进行优化配置。为避免数据的主观性,采用熵权法对所得到的多目标解集选出最优方案。最后,采用某市区域电网实际算例对储能进行优化配置,区域电网调压综合指标降低了9.2%,调频综合指标降低了25.1%,区域电网节点电压偏差和频率偏差均显著降低,调压和调频效果得到了提升,验证了本文所提出储能定容选址配置方法的有效性和优越性。     

人工蜂群算法在电网储能系统管理中的运用北大核心CSCD

人工蜂群算法是一种全局搜索的优化算法,对于电网储能系统管理具有重要作用。该优化算法能够更加精准地控制和管理电网储能设备,以缜密的搜索计算得到问题最优答案,而后将其应用在储能系统设备中,保证电网储能系统的高效、稳定和协同运行,提升整体工作效率。本文探讨了人工蜂群算法对电网储能系统管理的作用,提出具体化的实践策略。     

光伏系统液流电池储能优化配置北大核心CSCD

液流电池具有长时储能成本低、系统安全性高等特点,适用于大规模长时储能的应用场景,通过对液流电池系统进行合理的规划配置,可以平抑新能源发电系统的间歇性和波动性,对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。目前缺乏基于液流电池技术特性和运行特性展开的新能源系统与液流电池优化配置方法研究,随着我国能源快速转型,充分发挥液流电池技术及运行特点,优化配置新能源系统中液流电池容量,对建立新型电力系统有着积极作用。本工作以光伏与液流电池联合发电的局域网为研究对象,提出了适用于光伏系统的液流电池储能优化配置方法,通过对液流电池系统中各个模块系统的运行特性、系统初投资和全寿期运维成本进行了深入地研究分析,基于液流电池系统具有功率与容量模块相分离的特点,对大规模液流电池系统的功率和容量配比进行了优化设计。综合液流电池系统模块优化设计的结果,对光伏与液流电池联合发电的局域网系统进行运行策略优化,在保证局域网供电稳定运行的同时,以液流电池系统初投资与全寿期运行成本之和最小为目标函数,求解得到优化液流电池优化配置方案。算例应用表明,大规模液流电池系统功率和容量配置为1 MW/8 MWh时为经济性最优的兆瓦级液流电池模块设计,25年运行期LCOE为0.292元/kWh;在本工作应用的局域网中储能优化配置的目标函数在储能配置为20 MW/160 MWh方案达到最优解。     

考虑复合储能电站接入的电网日前-日内两阶段滚动优化调度

为提高电力系统对光伏的接纳能力,降低光伏波动对电力系统运行的影响,提出一种考虑电池储能-抽水蓄能复合储能的电力系统日前-日内两阶段“源-储-荷”协调优化调度策略。首先,在日前调度模型中,以最小化系统总运行经济成本为目标,综合复合储能资源和负荷侧各类需求响应资源对电网进行双端协调优化。然后,在日内短时间尺度上,供需双端协调优化机组出力与需求侧响应,充分发挥抽水蓄能的调峰能力以及电池储能对光伏波动的抑制作用。所提模型通过CPLEX软件求解,算例结果验证了该模型能协调优化系统内各类可调节资源,有效降低系统弃光率。     

主动配电网的多时段网损优化模型

分布式电源的快速发展、储能与无功调节装置的广泛应用使传统配电网进化为主动配电网,合理调控主动配电网运行状态,在接纳新能源的同时降低网络损耗能有效提高电网运行经济性.以全网有功损耗最小为目标,提出了一种主动配电网的多时段优化模型.首先,介绍了二阶锥规划理论及其特性.其次,基于distflow支路潮流方程,将储能、分布式电源、无功调节装置的运行纳入模型约束,构建了配电网多时段最优潮流模型.最后,基于改进IEEE-33节点系统的算例验证了所提模型能有效降低网络损耗.