新型海洋材料在储能领域的应用进展

能源与环境是世界发展的两大议题。海洋资源丰富,蕴含结构多样、性质丰富的生物质材料、矿物材料等,在储能领域展现出良好的应用前景。对新型海洋材料,如海洋生物质材料、衍生碳功能材料和海洋矿物材料等在储能领域的应用做了系统评述。海洋生物质材料自然界储量丰富、环境友好,被广泛应用于储能体系的黏结剂等功能组分;海洋生物质碳化材料富含丰富的孔隙结构,作为先进电极显示出优异的应用潜力;海底矿物材料被作为电极材料和模板材料应用于储能体系中,海底矿物的开采是其未来应用的重要技术保障。对新型海洋材料的类型以及在储能领域中的应用形式做了总结,并对海洋与能源的交叉发展做了展望,以期进一步推动新型海洋材料的可持续利用。     

微电网跟踪调度计划双层双时间尺度实时控制策略

为了提升微电网跟踪调度计划的能力,并降低分布式电源和负荷的功率波动对跟踪效果的影响,提出一种利用由超级电容和电池储能组成的混合储能系统跟踪调度计划的双层双时间尺度实时控制策略。上层基于模型预测控制方法建立日内滚动优化模型,结合分布式电源和负荷的超短期功率预测结果,综合考虑一段时域内的跟踪偏差及混合储能系统的功率和荷电状态对跟踪调度计划进行滚动优化;下层在上层优化结果的基础上,采用基于荷电状态的混合储能系统实时控制策略对超级电容和电池储能的实时功率进行协调分配,进一步降低分布式电源和负荷的实时功率波动对跟踪效果的影响。通过仿真算例对所提控制策略进行验证,结果表明:所提策略不但实现了良好的实时跟踪调度计划的控制效果,而且优化了超级电容和电池储能的荷电状态。     

锂离子储能电池成组方式优化

电池组内单体电池的分散性问题降低了电池组的可用容量和循环寿命.针对电池成组方式对电池组可用容量与循环寿命的影响问题,基于电池的Thevenin等效模型,分析了并联电池间不平衡电流交叉现象产生的原因及作用;研究了不同成组方式对电池组可用容量的影响,提出了表征电池组容量分散性的容量极差和容量分散度指标;通过仿真分析,得到了提升电池组可用容量的组合方式.搭建了电池组性能测试平台,比较了6种拓扑结构锂离子电池模组的寿命衰减特征,遴选出了减缓电池组循环寿命衰减的成组结构.     

基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略

柔性多状态开关大多采用"刚性"的变流控制策略,导致其端口惯性与阻尼不足,直流微电网通过其接入时难以与交流配电网进行柔性互联,无法响应交流配电网调频调压.为此,提出一种基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略,交直流端口统一采用虚拟电机控制,通过模拟电机的惯性和阻尼特性使交直流端口呈现柔性特性,同时针对馈线负荷不均衡问题提出一种考虑直流微电网功率交互的负荷均衡策略.仿真结果表明,所提策略能够降低直流微电网波动对交流配电网的冲击,增强直流母线电压的稳定性,主动响应交流配电网调频调压,实现了馈线负荷均衡,提升了柔性多状态开关的调控灵活性.     

储能与AGC机组协同的鲁棒调度

利用储能所具有的调节速率快的特点参与自动发电控制(AGC)机组调度,对应对风光间歇性具备明显的优势.已有计及储能的调度决策方法往往不能准确刻画储能应对风光间歇性的作用.为此,提出了储能协同AGC机组应对风光间歇性的两阶段鲁棒优化调度模型,将储能与AGC机组在控制中的动作轨迹抽象为任意2个瞬间之间的过程,利用储能所具有的快速充放电特点,弥补AGC机组响应速度的不足,提高其爬坡能力来释放机组的调节潜力,从而应对可再生能源发电的间歇性问题.所提两阶段模型具有解耦复杂、迭代次数多的特点,采用列约束生成(C&CG)算法进行求解.算例结果表明,与不考虑利用储能应对间歇性的模型相比,所提模型具有较强的鲁棒性,可有效降低对电力系统调度的配置需求,在经济和效率上有明显的优势.     

高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法

提出了一种高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法.以频率变化率和频率偏差为限制条件,建立新能源系统所能承受的最大功率增量与等效惯性常数、调差系数以及风电渗透率等已知参数的联系.通过对3阶虚拟同步机控制策略下的储能系统容量与控制参数进行量化配置,提高不同风电渗透率系统对不平衡功率的消纳能力.以储能配置在频率支撑中贡献的等效单位调节功率为参考,对不同功率增量下储能系统的频率响应贡献、调频出力占比以及输出功率特性进行刻画与分析.仿真验证了该配置方法下的储能系统可控性强,能够较为精准地提供电网所需的有功调节量,有效改善风电并网环境.     

基于深度强化学习的光储充电站储能系统优化运行

优化储能充放电策略有利于提升光储充电站运行经济性,但是现有模型驱动的随机优化方法无法全面考虑储能系统的复杂运行特性以及光伏发电功率、电动汽车充电负荷的不确定性.因此,提出一种基于深度强化学习的光储充电站储能系统全寿命周期优化运行方法.首先对储能运行效率模型和容量衰减模型进行精细化建模.然后考虑电动汽车充电需求、光伏出力和电价的不确定性,在满足电动汽车充电需求和光伏消纳的条件下,以光储充电站收益最大化为目标,建立了基于强化学习的储能优化运行问题.考虑到储能充放电决策动作的连续性,采用双延迟深度确定性策略梯度算法进行求解.采用实际历史数据对模型进行训练,根据当前时段状态对储能充放电策略进行实时优化.最后,对所提方法及模型进行测试,并将所提出的方法与传统模型驱动方法进行对比,结果验证了所提方法及模型的有效性.     

含储能型虚拟同步发电机的直驱风机并网系统自适应协调阻尼控制策略

储能型虚拟同步发电机(VSG)的灵活控制特性能够为风电并网系统提供有效的频率和电压支撑,然而系统振荡特性会受到一定程度的影响,同时风电时变出力特性导致的运行点变化也将使得定参数阻尼控制表现出适应性不足的问题.为此,提出了适应风电出力时变特性的自适应协调阻尼控制策略.首先,在风电并网系统状态空间模型的基础上推导线性变参数模型,以直驱风机的有功功率为调度变量,根据稳定域确定运行空间范围;然后,利用间隙度量对运行空间进行划分,确定各子运行空间的典型运行点并将其作为多胞形顶点,建立调度增益与系统运行工况以及控制器的映射关系;最后,针对不同频率振荡模式协调设计自适应控制器.测试系统的仿真结果表明,所设计的自适应协调阻尼控制器不仅能够同时阻尼含储能型VSG并网系统中的次同步振荡和低频振荡,也能在风电出力大范围时变工况下保持良好的阻尼水平.     

基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略.设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化.该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性.     

用户侧储能安全应用技术

储能技术是我国新能源发展和能源结构转型的重要支撑技术,是我国构建新型电力系统、实现双碳战略的重要组成部分。近年来,电化学储能技术发展迅速,储能电站投运规模大幅增加,储能系统在重要负荷供电保障、新能源消纳、电能质量调节等方面逐渐发挥作用。成熟可靠的安全应用技术是储能系统后期能够大规模推广应用的关键因素之一。电化学储能在发展的同时,其配套的标准体系、关键技术、工程实施经验等也在不断完善。目前用户侧储能安全应用技术还需进一步加强,国家发展和改革委员会多次发布政策文件,将储能的安全摆在首位。近10年来,全球约发生储能电站起火爆炸事件达30余起,特别是2021年4月16日,北京的一座储能电站发生火灾,造成人员伤亡,进一步凸显出用户侧储能安全技术研究的必要性和重要性。