电化学储能电站数字化智能化技术及其应用展望

近年来，我国电化学储能电站的并网规模逐步向百兆瓦时级和吉瓦时级快速发展，大容量集中式接入和多点分散式接入是两大类应用模式。在分析我国电化学储能技术发展现状的基础上，面向电力与能源的数字化智能化（简称数智化）转型发展需求，提出了储能电池、储能变流器、储能电站的数智化应用方法，展望了电化学储能电站数智化应用前景。     

锂离子电池储能电站能耗优化

储能电站能耗预估与优化是提高电站能量效率及经济性的关键技术。因此，分析了电化学储能电站运行过程中电池模块、储能变流器(power conversion system,PCS)、变压器及辅助用电系统工作特性和能耗规律，并建立了储能单元和辅助用电系统的能耗模型。在负荷率基础上，储能单元和辅电系统的能耗模型加入电流、温度等特征量，以适应储能电站的多工况应用场景，提高模型用于能耗预估的准确性，并通过某地区电网侧百兆瓦级储能电站进行了应用验证。结果表明，所建立能耗模型与真实数据间的相对误差均值为0.6%，可有效估算储能电站能效水平。对比现有电站策略，在低于50%负荷率工况下，基于能耗模型的功率分配策略可提高储能电站能量效率0.6%～10.7%，通过减少电站能耗有效提升了电站运行经济性。     

吉瓦级电化学储能电站研究综述及展望

随着大规模电化学储能应用的日渐成熟以及未来新能源渗透率提高带来的储能资源缺额,吉瓦级电化学储能电站的发展已迫在眉睫.针对吉瓦级电化学储能电站的主要问题及技术难点,总结了吉瓦级电化学储能电站发展的历程.在此基础上,对吉瓦级电化学储能电站的关键技术指标、集成结构及应用场景进行分析.最后,对未来吉瓦级电化学储能电站的建设发展进行了总结与展望.     

大型电化学储能电站设计原则及案例布置解析

百MW级、GW级电化学储能电站在电网侧相继投运，在提高风机、光伏可再生能源的电力品质、保障特高压输电线路的远距离输送和电力紧急响应等方面发挥了巨大作用。大型电化学储能电站将引起电力供应体系发生一系列的革命性变革。目前储能系统处在快速发展阶段，相应设计规范较为滞后，综合目前现有的设计标准，提出储能电站设计原则；且针对储能方案、布置形式的多样性，结合实际案例，通过技术经济比较，提出合理的储能方案及布置形式。     

特约主编寄语

随着我国"碳达峰、碳中和"战略的有序推进,百兆瓦级储能电站拉开了大规模开工建设的帷幕.作为提升可再生能源富集地区新能源品质、丰富电网灵活调节手段、提升特高压线路外送能力的有效手段,百兆瓦级储能电站的系统建模、控制、调度等核心问题备受业界关注.为探讨"碳达峰、碳中和"目标下百兆瓦级储能系统发展的新思路、新方法与新挑战,进一步推动该领域的研究,《电力系统自动化》针对这一研究热点,策划了本期"百兆瓦级储能系统建模分析与调控运行技术"专辑,以反映该领域理论研究和应用等方面的最新成果.本期专辑收录论文10篇.     

江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析

电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。     

华中电网实现储能电站省间资源配置

正随着我国分布式能源、电化学储能电站、电动汽车充电桩等交互式能源设施快速发展,这些新型用能形式极大丰富了各种电能资源的构成。其中,储能电站跟踪负荷能力强,响应速度快,控制精确,具有充放电"双向"调节功效,是电网不可多得的调峰资源。近年来,华中区域的河南、湖南已分别投运了100兆瓦/100兆瓦时和60兆瓦/120兆瓦时的电化学储能电站。其中,河南储能电站分布在16座变电站,湖南储能电站分布在3座变电站。     

计及储能电站安全性的功率分配策略研究

储能电站的安全稳定运行,备受业界关注。大功率等级的储能电站离不开若干储能电池舱间联合运行,合理的功率分配是保障储能电站运行安全、提升效率的重要手段。因此,该文针对典型的锂电池储能电站的系统功率优化分配问题展开研究。面向电化学储能电站安全性的能量管理问题,提出考虑电池舱健康状态（SOH）及荷电状态（SOC）双层控制下的系统功率分配策略。首先基于SOH设计一级功率均分、单独出力以及自适应分配三种分配模式;然后,考虑SOC设计防止过充过放的分配策略;最后设计二级功率分配策略联动,在优先保障电站运行安全性前提下,同时提升储能电站输出功率分配最优,并分别从电池舱级、逆变器级、系统级三个方面设计算例验证有效性,为后续电化学储能电池系统的工程实际应用重要参考价值。     

兆瓦级全钒液流电池储能系统模块开发

兆瓦级全钒液流电池储能系统模块是大规模全钒液流电池储能电站的基本单元,可以减少现场施工量,便于运输安装。对兆瓦级全钒液流电池储能系统模块进行了开发设计,并进行了性能和安全测试。开发设计的兆瓦级全钒液流电池储能系统模块能量效率大于76%,具有过压、欠压、过充电、过放电、荷电状态(SOC)过高、SOC过低、温度过高、温度过低、流量过高、流量过低、压力过高、正负极压差过高、泵通信状态等保护功能。     

大型电化学储能电站设计的10条准则及实施建议

正百兆瓦级、吉瓦级电化学储能电站在电源侧、电网侧相继投运,为可再生能源基地电力品质的改善、特高压线路的远距离输送以及电力紧急响应提供了有力保障,随着储能万亿市场的逐步释放,必将引发我国电力供应体系一场划时代的革命。储能5大类17项经典功能,衍生出了种类繁多的金融产品,逐步还原其商品属性,不同的应用场景、不同的功能定位、不同的投资和不同的运营模式,对其设计提出了新的挑战。     

吉瓦级电化学储能电站信息架构与安防体系综述

信息架构与安防体系是吉瓦级电化学储能电站安全稳定运行的根本保障.文中针对吉瓦级储能电站的信息架构与安防体系,总结了现有技术的不足并提出展望.首先,研究了吉瓦级储能电站的通信结构以及电站监测数据的特性.其次,对现有的储能电站状态评估方法进行对比分析,探讨吉瓦级储能电站状态评估技术,研究电站故障预警以及消防技术.最后,对吉瓦级储能电站信息架构与安防体系的技术发展方向提出建议.     

储能的集中式/分布式应用

<正>根据储能配置的功率等级、技术特点和具体的应用场景需求,其应用模式可分为集中式和分布式。(1)集中式应用1)技术需求。集中式储能系统的功率从数兆瓦到数百兆瓦,持续放电时间为数小时以上,作为储能电站通过35 k V或110 k V母线接入系统进行调峰调频,或与大型光伏电站或风电场配合使用,提高电网对新能源的接纳能力。集中式储能系统以大功率、长时间的供电场景为对象,一般为能量型储能系统。集中式储能主要有抽水     

百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

电化学储能是高比例可再生能源电网提高灵活性与稳定性的有效资源之一.文中建立含电网侧百兆瓦级大规模电化学储能的多资源多辅助服务联合优化调度模型,在设计储能参与调峰与频率响应双重辅助服务调度原则的基础上,解决多时间尺度协同调度问题,进行频率响应中储能调控参数的影响分析与选择,提出联合调度的简化优化模型.利用迭代思想,将非线性优化问题转化为两阶段主子问题求解.算例结果表明,所提出的百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务优化方法可充分利用储能资源,在提高频率安全水平的同时,增强可再生能源的消纳能力,提升系统运行的经济性.     

深圳宝清锂电池储能电站关键技术及系统成套设计方法

大容量电池储能是电力系统一种全新的调节手段,可作用于发输变配用各个环节,具有广阔的发展前景。文中依托调峰调频锂离子电池储能电站———深圳宝清电池储能电站(4 MW/16MW.h),对兆瓦级电池储能系统关键技术进行了系统性、体系化的研究,提出了集成锂离子电池、电池管理系统、能量转换系统和监控系统等大容量储能系统关键设备的成套设计方法。示范工程运行结果表明:储能电站可实现配电网侧削峰填谷、调频、调压、孤岛运行等多种电网应用功能。     

构网型储能系统现场调试平台电网扰动控制策略研究

为了开展用于新型电力系统的储能电站构网型性能调试，文中开发了适用于构网型储能系统的移动式调试平台。论文提出了适用于高电压等级构网型储能系统调试的35 kV四象限功率单元拓扑结构，在基于跟网型储能调试系统控制策略的基础上，提出了适用于构网型储能系统调试平台的复合控制策略，满足了新型电力系统构网调试的快速响应需求；结合现场调试，对复合控制策略的控制特性进行了分析，验证了构网型储能系统调试平台系统和所提复合控制策略的有效性；在百兆瓦级储能电站，现场测试了所设计的移动调试平台构网型功能，首次在电站调试中实现了惯量调节、一次调频等运行工况，试验结果表明，文中所提出的调试平台保持惯量支撑调试过程中的电压稳定，降低了一次调频过程中调试电源的电流波动，通过移动式调试平台实现了快速输出幅值、频率和相位的能力。     

电化学储能系统并网性能测试的研究

对电化学储能系统并网测试技术进行了深入研究，针对储能电站并网的充放电响应时间、调节时间、充放电转换时间进行相关测试。首先对系统的硬件电路设计和软件设计进行介绍，然后分别对电化学储能电站的功率控制能力、充放电响应时间、充放电调节时间、充放电转换时间进行测试。对测试结果进行相关分析，可看出功率控制能力测量偏差及测量精度均满足国标要求，验证了所提出的储能并网特性测试技术方案的可行性。     

太阳能热发电技术

章主要对太阳能热发电技术进行了综述。通过分析太阳能热发电技术现状可知，我国发展太阳热发电应当考虑：①实现太阳热发电系统的低成本投资和高可靠性运行，这一点非常重要；②实现规模化发展，建立几十兆瓦至百兆瓦级的大规模并网系统；③开发几十千瓦至万千瓦级的独立系统，以便解决无电地区的急需。     

用户侧储能安全技术分析

用户侧储能系统直接面向生产企业、医院和社区等应用场景,一般坐落在人员或设备集中区,因近年来储能电站安全事故时常发生,保障储能系统安全运行的各类技术和管理手段是相关从业者关注的重点。对用户侧储能安全相关技术进行全方位的梳理,旨在为用户侧储能市场化推广提供参考思路。首先从场景需求入手,对用户侧储能的功能、特点进行梳理,分析影响用户侧储能安全的关键因素,包括电池本体、消防安全技术、集成管理技术;其次对各类电池材料电化学特性进行分析;再次对储能消防技术的发展历程和未来研究方向进行归纳总结;最后对影响储能系统运行安全的集成管理技术的现状进行分析。     

GW级储能电站能量管理系统关键技术试验研究

GW级储能电站的建设是推动电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进的重要措施,能量管理系统作为储能系统集成的关键部分,其先进性、可靠性和可扩展性直接影响储能电站的集成效果和运营收益。为研究未来GW级储能电站的技术集成路线,本文提出一种GW级储能电站能量管理系统试验验证体系,结合数据存储、鲁棒性测试、雪崩、电网控制类闭环验证等技术,通过构建GW级储能电站能量管理系统综合试验验证平台,对系统的超大规模接入能力、极端故障处理能力、数据存储能力、运行控制能力等关键指标开展试验研究。结果表明,所提试验验证技术能够有效解决GW级储能电站的系统集成验证难点,可为后续工程应用提供试验支撑。     

我国首个兆瓦级电池储能站并网启动和系统调试成功

1月23日,南方电网兆瓦级电池储能站在深圳宣告并网成功。这是我国首个兆瓦级电池储能站,其并网成功标志着我国大容量电池储能集成应用技术取得了实质性进展,关键设备研发取得了重大技术突破。