计及电熔镁负荷与储能联合调峰的电力系统日前-日内联合经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的推进,新能源并网数量将大规模增加,新能源固有的随机性和波动性使得电网发电侧与需求侧的平衡受到挑战,现有的调度模式不能满足以新能源为主体的电力系统调度需求.为了提高电力系统的调峰能力,提出将需求侧具有代表性的电熔镁负荷纳入调度主体,通过在电熔镁负荷侧配置电池储能装置,与火电机组进行联合优化调度.以...     

Modeling and Management of Batteries and Ultracapacitors for Renewable Energy Support in Electric Power Systems–An Overview

Abstract—Energy storage devices and systems are playing a major role in all electrical systems from small electronics devices and automotive systems to the utility grid. The main objective of this article is to review energy storage devices, management, control, interface, and demonstrations for electrical power systems. Various types of energy storage systems are discussed, but the main focus is on batteries and ultracapacitors. Different types of batteries and their electrical models are explained. Three major types of ultracapcitors are also discussed. The battery management system and its functions, controls, and hardware are discussed. Various power electronics-based interface systems for battery and ultracapcitor charging and discharging are presented. Applications of energy storage systems for utility applications, including renewable firming, power shifting, and ancillary services, are discussed.     

光储充一体化快充站日前运行策略

针对电动汽车光储充一体化快充站的优化运行提出一种日前运行策略.考虑光伏出力与快充负荷的不确定性,应用基于场景的随机优化方法,以期望运行成本最低为目标,在满足储能系统循环寿命损耗限制的条件下,制定下一日的交换功率参考值.快充负荷场景利用序贯蒙特卡洛模拟方法基于非齐次泊松过程假设生成.利用分段线性化的储能循环寿命损耗计算模型,对与放电深度相关的储能寿命损耗进行精细化建模.通过算例验证了文中策略在应用储能系统响应电价信号进行削峰填谷方面的有效性.     

兼顾技术性和经济性的储能辅助调峰组合方案优化

高比例可再生能源发电并网给电力系统调峰带来了较大压力,应用储能辅助调峰是解决系统调峰问题的有效途径,但现阶段储能的高成本限制了其规模化应用。为充分发挥有限储能的调峰作用,降低储能调峰的容量需求,文中提出一种储能与正常调峰、深度调峰、投油调峰和启停调峰等常规手段优化组合调峰的实用方法。分别建立基于年调峰不足概率的技术性指标和基于年调峰费用的经济性指标的计算模型,构建组合调峰方案的技术性指标曲面和经济性指标曲面,将两个曲面交线处的组合调峰方案作为不同可再生能源渗透水平下电力系统的组合调峰优化方案。最后,以含风电、光伏发电的区域型系统和规划的全国系统为例,制定和分析了不同可再生能源渗透率下系统的组合调峰优化方案。     

微电网中混合储能系统的小波包-模糊控制策略

为了充分发挥混合储能系统（hybrid energy storage system, HESS）在微电网中的应用优势,提高微电网运行的经济性和可靠性,提出了HESS的小波包-模糊控制策略。在平抑可再生能源输出功率波动的基础上,分别考虑并网时功率交换的实时电价和孤岛运行时的缺电量,建立起并网经济性评价指标和孤岛负荷缺电指标。对间歇性微电源进行小波包分解以获得HESS的初始充放电指令,由超级电容器承担网内瞬时功率波动的平抑任务,以网内不平衡功率对蓄电池充放电指令进行修正,再通过模糊控制获得蓄电池充放电的最终指令。最后,以风光燃储微电网为例验证了所提控制策略的有效性。     

考虑火电深度调峰的多类型储能经济性分析

在清洁能源大规模接入和电网调峰压力日益加剧的背景下,储能装置和深度调峰火电机组作为促进新能源消纳和平抑电网峰谷差的重要调节资源,已受到学术界和工业界的广泛关注。文章综合考虑了多类型储能装置的自身特点,并结合了火电机组的深度调峰特性,对不同类型储能装置参与调峰的经济效益进行了深入分析。首先,选取并建立了最具代表性的3种能量型储能系统(抽水蓄能、压缩空气储能和锂离子电池储能)的运行模型;其次,考虑火电机组的深度调峰特性,建立了火电机组的运行模型和经济性模型;再次,考虑多类型储能系统的全寿命周期成本,构建了考虑火电机组深度调峰的多类型储能系统日前经济调度模型,并据此开展了多类型储能经济性对比分析;最后,基于某地区的典型日数据开展了算例仿真,对比分析了各类型储能电站的经济效益并给出了储能容量配置建议。     

电池梯次利用储能装置在电动汽车充换电站中的应用

针对电动汽车充换电站中动力电池的梯次利用问题,设计了电池梯次利用储能站,将充换电站中即将报废的电池用于储能放电,以降低电动汽车动力电池的使用成本。介绍了电池梯次利用储能站结构、电能控制系统以及储能控制策略,可以实现电动汽车充换电站动力电池的梯次利用、对电网负荷进行峰谷调节并作为充换电站的应急和后备电源。     

考虑电网运行状态的电动汽车充放储一体化充换电站充放电控制策略

电动汽车充放储一体化充换电站作为区域性有源电站,通过合理的充放电控制策略,可以为电网提供削峰填谷的作用。根据电网状态和一体化充换电站与电网之间的能量流信息,结合换电站和梯次站的储能水平,对换电站、梯次站和电网之间的能量流动进行合理调控。将换电站和梯次站内电池组分成若干部分,结合电网实时负荷水平,提出一种新型的充放电控制策略,从而在保证换电站内满电状态电池组数量的前提下,为电网提供增值服务。所提充放电控制策略考虑电池的使用寿命,合理安排电池组在一个周期内的充放电功率。实际算例的分析结果表明,一体化充换电站在保证电池组使用寿命和满足自身良好运行工况的前提下,可为电网提供削峰填谷的服务。     

基于脉冲技术的蓄电池可编程电源设计

蓄电池的快速充电技术是应用过程中的关键环节,决定了进行能量传递的效率以及推广应用的前景。基于脉冲充电技术,设计了一套蓄电池可编程快速充电装置,可用于实现蓄电池的快速充放电。此外,可利用可编程功能,研究不同类型、不同容量的蓄电池最佳充放电曲线。     

锂电池储能并网变换器的设计与实现

并网变换器为锂电池储能系统实现并网的核心部件,为实现锂电池储能系统与电网的双向功率交换,提出了锂电池储能并网变换器设计方案。该系统以赛米控智能集成功率模块作为主要功率器件,通过电感–电容–电感(LCL)滤波器接入电网,控制系统采用开放的分层控制架构。利用该设计方案研制了样机,样机试验结果验证了该设计方案的可行性,样机能够完成锂电池储能系统的不同充电模式,相关参数可以满足并网要求。     

新能源电动汽车参与电网频率控制研究

随着电动汽车的商业化,电动汽车与电网相连V2G（vehicle to grid）之间的影响也受到关注。电动汽车配备的大容量储能装置可以很好的作为电网的分布式储能设备。提出通过电动汽车互联到电网,来解决新能源并入电网引起的频率波动问题。将处于闲置状态的电动汽车聚合在一起,对大规模电动汽车采取预设智能充放电控制,通过充电桩对电网进行双向功率传输,以此来对电网频率偏移进行抑制。通过仿真分析,当电动汽车达到一定规模时,充分利用电动汽车的储能特性可以有效缓解区域电网的频率偏移。     

一种新型的基于风速预测的风力发电系统

为了使风力发电系统的有功出力波动维持在规定的范围内,同时保证系统的蓄电池储能水平基本保持不变,使系统能有效地应对输入功率突然增加及输出功率急剧下降的紧急情况,在风速预测的基础上提出一种新型的风力发电系统蓄电池充放电控制策略。当预测的风力发电系统输入功率的波动超过规定的功率变化范围时,通过对蓄电池的充放电控制以减弱网侧功率的波动,并且使蓄电池的充放电能量在一个周期内基本平衡,从而保证系统预留一定容量的储能装置以接收大功率输入或补充严重不足的并网功率,有效地减少了风能损失、提高了系统的效率。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。     

城市纯电动汽车发展模式论证方法

电动汽车的大规模发展,已成为一种必然趋势。影响和制约电动汽车发展的因素主要为蓄电池的储能量、经济成本以及公用基础配套设施。电动汽车常用充电模式的选择有3种,常规充电、更换电池和快速充电,其中快速充电目前仅一种应急措施,用于对前2种模式的补充。选择不同的充电模式,将对充电经济成本、充电基础设施以及对电网产生不同的影响,故为确定各城市或地区适用的电动汽车发展运营模式,针对充电模式评价与选择,基于实践应用和理论优化两个层面对电动汽车的两种主流充电模式——插充模式和换电模式的社会效益、经济效益、技术性、安全和电网影响5个方面进行综合分析,提出相适应的指标评价方法,并用算例进行计算验证了评价体系的合理有效性。     

Assessing Cloud Transient Impacts of Solar and Battery Energy Systems on Grid Inertial Responses

To assess the dynamic impact of intermittency of rapidly increasing solar photovoltaic generation on the grid, this article presents the modeling and integration of the components that need to be considered, including the solar photovoltaic plant, battery energy storage system, grid-tied interface, and associated control systems. The complexity and accuracy of these models are suitable for evaluating the transient impact on bulk power systems. Of particular interest is the grid inertial response in such situations as different penetration levels of solar generation and fast cloud transient induced solar generation decrease coupled with outages that recurrently occur in the grid, e.g., a generator trip. The impact of such events on the grid frequency responses is investigated using a simplified simulation approach to account for the locational or spatial irradiance variation patterns and cloud movements. Responsive battery energy storage systems are recognized as an effective means to improve the inertial response.     

正负脉冲式电动汽车快速充电站的研究

随着低碳经济的发展,电动汽车逐渐进入家庭,做为智能电网一部分的电动汽车快速充电站的研究倍受青睐.在原来研究电力电池的基础上,依据马斯三定律提出了正负脉冲式快速充电技术.给出了快速充电站的主电路和控制方法.电路具有结构简单,成本低,工作可靠等特点.通过试验验证了该方法在加快充电速度节省充电时间及提高充入容量方面有明显的改...     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于光伏微网的储能变流器设计与实现

储能装置作为微网的重要组成部分之一,对微网的安全稳定运行起到了重要的作用。基于太阳能光伏发电系统,设计了具有并离网切换功能的储能变流器样机。该样机采用Power PC与FPGA协同配合作为核心元件,使用PQ控制及V/f控制策略,具备并离网切换功能,能够向电网提供有功、无功支撑,稳定电网电压和频率,同时可以配合多种储能设备。使用主被动相结合的孤岛检测方法,快速准确地切换并网离网模式。样机在多种工况下,进行了并离网实验,很好地满足了设计要求,达到工业应用的标准,具有良好的推广价值。     

基于MSP430铅蓄电池快速充电系统的研究与设计

设计一款铅蓄电池快速充电系统。传统充电技术有着效率低、高功耗、高损害等致命缺点,铅酸蓄电池在应用工程中,对充电技术提出了更高的要求。利用MSP430作为主控制器,采用马斯三定律及马斯的脉冲充放电思想设计,通过外围检测电路对蓄电池实时监测,进而实时调整充电状态以实现充电智能化,弥补了传统充电器不足,大大提高充电效率。与传统铅蓄电池充电器相比较,具有充电速度快、效率高、对电池损害低、可视化、可人机交互、高可控及兼具远程在线管理控制的特点。     

Kinetic电池模型在微电网调度的应用研究

建立了Kinetic电池充放电限制模型,较为准确地反映出在微电网调度中储能电池的充放电能力。在充分考虑微电网运行的可靠性和经济性的前提下,将Kinetic电池模型与微电网的调度相结合,提出了基于经济调度的蓄电池容量优化模型。并且提出了利用Kenetic电池模型解决微电网中储能电池调度的方法。以Surrette公司的4KS25P的储能电池为例,对微电网中储能电池的调度进行了仿真。仿真结果表明所提出的基于Kenetic电池模型的调度方法具有较高的精度,能够提高微电网的经济性,符合实际需求。     

Techno-economic analysis of energy storage within network constraint groups for increasing the share of variable renewable energy

To meet decarbonization targets, high levels of variable renewables (principally wind) have been connected to the Northern Irish electricity grid. However, wind generation has not been matched with integration solutions, which has led to high volumes of wind energy being dispatched down due to system stability issues and local network constraints. The deployment of energy storage portfolios within constrained areas to increase the consumption of variable renewables is assessed. Within constrained areas (constraint groups), storage portfolios are optimised using practical battery cost parameters to produce a range of portfolios that could alleviate constraints. The value streams that could make the deployment economically feasible are analysed, and the paybacks for the different deployment scenarios are obtained. In managing the variability of grid-integrated renewables, conventional network upgrades are cheaper under extant market arrangements but would only remove constraints: energy storage portfolios could eliminate both constraints and curtailments within each constraint group and could benefit from additional services through equitable market arrangements. In using the storage device for four-function services, the payback period certainly falls within the expected lifespan of the device; there are significant chances of having a payback period that falls within the expected lifespan when using the device for more than one service.