考虑性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性建模与评估EI北大核心CSCD

功率、能量密度相对均衡的大规模电池储能在新型电力系统中具有广阔应用前景。然而,电池储能的可靠运行与工作环境温度强相关。一方面,异常温度加快电池容量衰减;另一方面,热失控现象极易导致系统严重故障,但现有关于电池储能系统可靠性的研究未有效考虑热效应及其传播的影响。针对此问题,该文提出计及性能热衰减和热失控传播的大规模电池储能系统可靠性分析方法。首先,构建考虑拓扑结构的电池储能系统模糊多状态模型,在故障数据相对缺乏的条件下科学描述电池正常、衰减、完全故障等性能水平和对应概率;结合电池循环寿命模型以及性能分布均值与温度的随变关系,量化不同环境温度下,电池在各时刻的性能衰减程度。然后,从电池组内热量传递角度,建立电池储能系统热失控传播模型,以预测不同电池达到热失控临界温度的时序。在此基础上,构建电池储能系统可靠性评估指标和流程。最后,结合测试系统验证所提模型和方法的有效性,说明单个电池高温下的性能突变对整个储能系统的性能有明显影响。     

电压暂降对配电系统可靠性影响及其评估指标的研究

通过研究现代电网及其负荷的特点,针对电压暂降对用户的影响及电力市场按质论价的需求,论证了考虑电压暂降需对供电可靠性指标体系予以补充和修正的必要性.在此基础上,提出了事件次数、暂降能量两个补充指标,以及一个暂降经济损失评价指标,它们可以作为电压暂降的独立质量考核指标.文中还提出了将电压暂降纳入到供电可靠性定义中的思路,并探讨性地给出了计及暂降等效时间的供电可靠率修正指标RS＊.最后,通过算例说明了电压暂降对供电可靠率的影响大小,其结果表现在可靠率指标的千分位上,且可靠性等级越高,电压暂降对其影响比重越大.     

电池储能系统的动态模型及其控制特性分析

随着智能电网的发展,具有波动性、间歇性的可再生能源发电大规模接入电网,影响电网运行的稳定性,需要借助储能技术以提高电网接纳能力。传统扩容方式受限于输电走廊布局等资源限制与负荷需求不断增长之间的矛盾,引入储能技术不仅可以有效地缓解这一矛盾,还能够延缓设备的更新投资,提高网络资源和设施利用率。与此同时,储能技术的引入将提高用户分布式能源接入的能力和应对灾变的能力,可以更好地保证供电可靠性,改善电能质量,并起到削峰填谷的作用。首先介绍了电池储能系统的组成及其典型结构,分析了电池储能系统动态模型并阐述了其工作原理,搭建了电池储能系统的动态仿真模型,并对所提出的电池储能系统动态模型进行了电磁暂态仿真分析与研究。     

配电系统可靠性评估算法综述

配电系统是电力系统中直接针对用户的环节,是连结发输电组合系统与用户的桥梁,因而,其对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直接。同时,电力系统可靠性越来越为人们所重视。为此,以配电网络可靠性为研究对象,对多种配电网络可靠性评估算法进行了综述与比较分析,指出了算法的优缺点。另外,对工程上常用的配电系统可靠性指标进行了详细的说明与分析。     

基于智能电表数据的电池储能容量配置优化

针对电池储能系统的储能容量优化问题,本文基于智能电表获取用户的用电数据,并用不同方法获得典型日负荷,同时考虑了电池储能系统的投资成本和维护成本,结合基于分时电价的充放电策略,建立了以最大收益为目标的最优化模型.最后,使用遗传算法结合可行性法则对算例进行了求解,对比了使用不同方法得到的典型日负荷,使用最大日负荷法可得到更...     

中压配电系统可靠性分析

以银川地区中压配电系统为研究对象,通过银川市区与银川各县(市)中压用户供电可靠性数据的比较,分析了配电系统结线方式、硬件管理、运行管理等影响可靠性的因素,提出了提高中压配电系统可靠性的技术与管理措施.     

基于改进状态转移模型的配电系统可靠性评估

根据配电系统中断路器、分段开关、联络开关等可操作性元件的动态特性建立系统的状态转移模型.因系统中可操作元件数量有限,所以模型中状态的数量也就相应比较少.基于状态转移模型,对所有静态元件,包括变压器、线路,进行一次、二次分类,而对每类元件仅模拟一次故障情况下系统的状态转移,计算出各状态的故障率和故障持续时间.然后通过简单的倍乘和叠加运算计算出各负荷点的可靠性指标.该状态转移模型考虑了继电保护元件故障的影响,且算法结构简单,相对于网络等值法,计算冗余小,计算速度快.通过对IEEE RBTS试验算例的分析和比较,验证了该模型和算法的有效性.     

计及储能电池寿命衰减的居民小区光储优化配置

在居民小区配置光伏系统可减小电力系统的供电压力,配置储能装置能够减小光伏弃光率,同时还可以实现负荷的时空转移,减小负荷峰谷差。为使居民小区光储系统的配置更加合理,利用充放电次数和放电深度对储能电池寿命的影响,通过改进曲线拟合方法及线性分段处理方法,获得更加准确的曲线拟合函数和与原曲线更加贴合的分段线性函数,建立储能电池动态损耗模型;以光储系统年均净收益最大和负荷峰谷差最小为目标函数,对光储系统进行优化配置;最后使用不同权重求解方法得到光伏出力值及负荷需求值,采用多目标粒子群算法对在不同运行场景下的居民小区光储系统配置问题进行求解,并通过仿真对比分析不同运行场景下光储系统的运行策略。结果表明,居民小区储能系统在并网场景下的经济性和削峰填谷效果更佳,所采用模型合理有效,可为居民小区光储系统的规划建设提供参考。     

基于可变寿命模型的电池储能容量优化配置

针对电池储能(BESS)在实际运行过程中的使用寿命变化特征,建立BESS的可变经济使用寿命预测模型。基于电力系统中电池储能系统的静态功能(即削峰填谷),提出基于可变寿命模型的电池储能容量规划模型。该模型以系统净收益最大为目标,合理评估了电池储能承担调峰功能的能源节约效益、环保效益以及容量替代效益,并综合考虑了放电深度对电池使用寿命的影响。以IEEE RTS-96系统为例,对电池储能系统容量优化配置进行研究,仿真结果表明了所提模型的有效性。     

基于电池储能的MMC-HVDC系统的建模与仿真

由于交直流混联电网中的交流系统和直流系统之间存在有功功率耦合,因此基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(HVDC)系统无法完全隔离故障时交直流侧之间的相互影响。文中提出将基于电池储能系统(BESS)的MMC应用于HVDC系统以实现交直流侧功率解耦控制的方法。首先分析了基于BESS的MMCHVDC系统的基本结构和工作原理。然后,基于数值积分和嵌套的快速仿真方法,推导了基于BESS的子模块和基于BESS的MMC换流器的戴维南等效电路。最后,搭建了±400 k V的两端MMC-HVDC系统对所提建模方法和系统的解耦效果进行了验证。结果表明,基于BESS的MMC-HVDC系统交流侧有功功率和直流侧功率可以彼此解耦,在交流或直流故障期间可以保持功率的正常输送。     

新能源分布式发电系统储能电池综述

风、光等新能源分布式发电受天气和气候的影响出现间隙性和随机性等使得发电的不稳定缺点正成为阻碍其深度发展的重要障碍。储能技术的发展和应用,打破了风电、光伏发电等的接入和消纳瓶颈问题。介绍了应用于储能系统的主要化学储能电池:铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂电池的技术发展、组成结构和储能原理,详细对比了各种电池的性能及特点,特别对能量密度、功率密度和功率等级进行介绍,这是储能系统电池元件选择的关键,最后对储能电池的应用和发展作了展望。     

电力系统储能问题初步探讨

电网负荷有高峰和低谷特性。针对电力系统的负荷峰谷特性，探讨了如何用电池贮能系统调节电力负荷，从而提高电力系统的经济效益。认为用蓄电池调节电网的峰谷负荷差在技术上是可行的；还介绍了日本在这方面的概况。     

考虑实际运行的配电网电池储能系统的优化配置研究

储能具有削峰填谷、改善电压质量等作用,在配电网中具有极其重要的地位。研究制定蓄电池储能系统运行策略,并用其指导配电网中储能配置问题。以综合经济效益最大为上层规划目标函数,储能配置容量为控制变量,考虑了储能投资成本、运行维护成本、节约电能损耗收入和储能低储高放套利收入等因素。采用启发式数学方法,以分布式电源出力与电网负荷叠加后的等效负荷曲线为基础,根据一定指标提出一种考虑分时电价的蓄电池储能系统充放电策略,并作为下层规划部分,建立二层规划模型。利用嵌入启发式方法的遗传算法对该模型进行求解。用修改的IEEE33节点系统进行分析,验证了所建模型的有效性,并将提出的储能充放电策略与现有的典型充放电策略对比,说明了所提策略的优越性。     

负荷侧新型电池储能电站动态功能的研究

针对负荷侧电池储能电站(BESS)平抑由能源不确定性和负荷不确定性带来的计划外功率波动的功能定位,并考虑BESS实际运行情况及新型蓄电池自身运行约束,以钠硫电池为例,建立了负荷侧新型BESS动态功能运行、分析与评价的模型,针对电力系统中带有可再生能源的地区负荷的2种构成,即混合组网和独立组网,分别提出了负荷侧BESS优...     

孤岛模式运行下含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估

提出了一种孤岛模式运行下的含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估模型。利用潮汐流速历史数据建立了24个时段潮汐流速分布模型,同时考虑了潮汐流速因季节变化的影响,并结合机组功率输出特性曲线得到机组多状态模型。根据负荷、机组多状态模型和电池储能系统性能参数建立了电池储能系统功率输出模型。在含潮汐发电和电池储能的微电网中应用所提出的模型,评估了其在孤岛运行下的可靠性,验证了模型的有效性。研究表明,电池储能设备性能参数对微电网可靠性影响较大,同时负荷的增长会降低系统可靠性。     

含分布式电源的配电网中电池储能系统运行策略

针对配电网中因分布式电源(DG)的接入和负荷变化而引起的供需平衡问题,提出一种同时考虑DG和分时电价的蓄电池储能系统(BESS)充放电策略。第一步以降低能耗的收益与BESS套利之和最大为目标,以BESS各时段充放电功率为控制变量,以节点电压和充放电功率等为约束条件,在假设电池容量足够大的理想情况下建立划分充放电时段的数学模型;第二步以确定了充放电状态的各时段BESS功率为控制变量,并在第一步数学模型的基础上考虑荷电状态等约束,确定充放电功率的大小,并进一步划分充电、空闲和放电时段。修改的IEEE 33节点系统验证了所提策略的有效性。     

具备多组电池接入功能的储能双向变流器系统

设计了一种多电池组能量传输系统(PCS),其拓扑结构由多个双向DC/DC变换器(DC/DC)和一个双向PWM变流器(DC/AC)组成,并对主电路参数设计和控制策略进行了研究.研制了一台100 kW电池储能双向PCS,与8簇电池组分别相连,能实现分组独立的充电、放电.实验表明,研制的PCS能实现稳定并网运行,功率因数很高,能适用于需要灵活配置容量的大容量储能系统.     

考虑多维性能衰减的储能电池系统运行可靠性评估方法

储能电池系统的发展是推进“双碳”目标的关键所在，伴随而来的却是储能电站的安全隐患，亟需对储能电池系统的可靠性进行准确评估。为此，提出考虑多维性能衰减的储能电池运行可靠性评估方法。首先，提出了基于高斯过程的储能电池性能衰减过程电压特征量分布计算方法，计算充放电循环过程中电压特征量的概率分布，为刻画电池性能衰减提供了重要维度。然后，提出了基于多维通用生成函数的储能电池系统运行可靠性评估方法，通过电压特征量和容量的概率分布计算储能电池单体的可靠性。进而定义可考虑储能电池拓扑连接情况的串并联关系函数，计算储能电池系统整体的可靠性。最后，基于NASA储能电池数据的算例仿真表明所提方法能够实现储能电池系统可靠性的精准评估。     

直流系统混合储能与蓄电池单独储能的对比

针对变电站和发电厂直流系统中铅酸蓄电池容量裕度高、输出功率易下降、可靠性低等问题,结合超级电容器比功率大的优点,使用两者组成了一种混合储能直流系统,改进现有的铅酸蓄电池单独储能系统。首先对比分析了超级电容器与铅酸蓄电池的技术参数;然后给出了混合储能直流系统的电路拓扑、工作原理和相关元件数学模型;最后,针对突加负载的工况,分别通过仿真计算和实验研究,对比分析了蓄电池单独储能与混合储能系统的性能。结果表明,混合储能系统能够有效提高直流系统输出功率,减小蓄电池配置容量裕度,增强系统可靠性,具有良好的工程应用价值。