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。     

湖南电网侧电池储能电站概况及调控运行启示

电池储能电站具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等优点,将其应用于电网侧,可实现调峰、调频、调压和紧急控制等多种功能。本文针对电网侧电池储能电站,首先从形势政策、工程应用和技术发展三方面概括了国内发展现状,阐述了湖南电网典型案例——榔梨电池储能电站的特点及架构;然后以此为基础,重点分析了电池储能电站调控运行的工程实现过程及运行策略;最后,结合泛在电力物联网的建设,提出了电池储能电站调控运行所面临的关键技术问题。     

百兆瓦级电化学储能电站能量管理研究综述

储能电站能量管理技术对于提高储能电站运行效率、降低全生命周期成本的重要性与日俱增。为此，首先阐述了百兆瓦级电化学储能电站相关政策、标准及发展现状；其次针对电化学储能电站的数据处理技术和通讯技术架构、应用现状进行详细分析；再次，对储能电站的外部需求及调度管理技术进行了归纳总结，并阐明储能系统中各电池簇级、模组级中的能量管控技术；最后对百兆瓦级电化学储能电站能量管理技术的未来工作进行了展望。     

江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示

2018年7月18日,中国首批101 MW/202 MW·h分布式电网侧电池储能电站在江苏镇江投运,在夏季迎峰度夏时段充分发挥电池储能系统调峰、调频、应急响应的作用,解决了镇江仿晋分区夏季负荷供电缺口,有效增加了电网的调节手段和调节能力,有助于电网安全稳定运行。投运至今,该储能电站已多次向电网提供自动发电控制(AGC)功率响应、调峰调频等辅助服务。首先分析了镇江电网侧储能电站建设的背景和内在动因,接着从电池选型、一/二次架构等方面介绍其集成方案,并对其AGC控制、应急响应控制以及一次调频控制分别进行了介绍与分析,最后从储能并网相关技术标准制定、储能并网检测工作开展、储能参与辅助服务市场、分布式储能应用研究等方面,深入探讨了江苏电网侧储能电站投运对中国储能技术发展与应用的启示和建议。     

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。     

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。     

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.     

北京电网储能电站调控技术研究及应用

电池储能技术具有配置方式灵活、响应快速、双向调节等优点,在缓解电网调峰压力、提升电网运行灵活性等方面具有较高的优势。针对电网中储能系统削峰填谷应用需求,提出了基于超短期负荷预测功率滚动优化的储能系统控制策略,提升了削峰填谷的控制效果;提出了基于电网调度平台的电网侧储能电站调控方案,包括控制模式以及通信方案等,在此基础上研发了储能电站调控模块,并在北京电网调度D5000平台上进行应用,实现了北京电网侧2个分布式储能电站的调控,实际运行结果表明了所提控制策略及调度方案的有效性。     

一种MW级大功率电池储能变流器关键技术及其工程应用

大功率大容量电池储能是建设智能电网和未来储能电站的关键技术,在可再生能源并网、电力系统调频调峰和需求侧响应等方面有着广泛应用。提出一种MW级大功率大容量储能变流器的拓扑结构及其控制策略,在北京市科学技术委员会和京能集团的大力支持下,从基础理论、仿真分析、实验室低压物理模型验证和MW级示范工程等全流程,验证本文所提出的技术路线的可行性和正确性。实践证明,所提出的大功率储能变流器的技术路线为未来建设MW级乃至数十MW级储能电站奠定了技术基础,达到了工程实用化应用水平。     

电网侧电池储能电站运行分析系统的建设与应用

电网侧电池储能电站不同于常规火风水力电厂,传统的电网设备运行分析方法和评估手段无法准确反映电网侧电池储能电站运行情况。提出一套集合系统结构设计、基础数据采集、指标计算分析于一体的储能电站运行分析系统建设方案。该研究成果已经在镇江电网侧储能示范工程中进行应用,效果显著,为其他电网侧储能电站运行分析系统建设提供参考。     

西藏高原地区光伏配套储能系统设计及运行研究

西藏太阳能资源丰富,提升光伏应用水平对于提高电力保障能力,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。针对西藏高原地区极端条件造成的地区电网电源供电能力不足、光伏利用小时数较低以及电网安全稳定性影响较大等问题,以海拔4700 m的西藏当雄羊易10 MW光伏电站配套储能项目为例进行了研究。首先,研究了高海拔电池储能系统的设计方法,提出了储能变流器的高海拔修正策略和降容选型原则,分析了电池系统的热管理设计方法;然后,对光储控制系统架构和控制策略进行了详细阐述分析;最后,结合政府保供政策和投资运维费用,对该项目储能系统的经济性进行了分析评价。研究结果可为高原地区光伏配套储能系统的设计提供参考。     

高原高寒地区并网光储电站设计与运行研究

西藏地处高原高寒地区,太阳能资源极其丰富,建设光储电站有利于改善当地电源结构。然而,高原高寒的恶劣环境对光储设备影响较大。通过对西藏电网结构和日喀则市太阳能资源进行分析,评估建设光储电站的可行性;以朗明桑珠孜50 MW并网光储电站为例,提出适用于高原高寒地区的光储电站设计方案;以光储电站日弃电量最小为目标,进行储能容量配置;并结合光储电站运行数据对电站设计方案进行验证分析。研究表明：光储电站的设计方案在高原高寒地区具有适用性,50 MW光伏发电系统配置12.5 MW/100 MW·h电池储能较为合理,单日可减少约60 MW·h弃电量。研究结果可为高原高寒地区并网光储电站的设计提供参考。     

储能电站并网测试技术研究与实现

随着储能技术及大型储能电站建设的不断发展,亟待对储能电站进行并网测试以保证其并网后安全运行。首先根据储能电站构成,分析了并网测试指标及具体测试方法;其次,在保证被测储能系统完整性的前提下,研制开发了储能电站并网一体化测试平台,并详细介绍了该平台的软硬件开发及功能设计方案;最后,基于测试平台工程应用场景,介绍了测试装置现场接线方式,提出了储能电站并网测试实施方案。实际工程应用表明了所提出的测试平台及测试方案的可行性。     

抽水蓄能在四川电网的应用前景展望

随着适应高比例新能源接入新型电力系统加快构建,系统对储能等灵活调节电源的需要愈发迫切。作为目前技术最成熟、应用最为广泛、寿命周期最长、容量最大的一种储能技术,抽水蓄能进入了发展的快车道。文中介绍了抽水蓄能的基本原理和发展现状,总结了抽水蓄能最新发展趋势;分析了四川电源特性和存在的问题,以及抽水蓄能在四川电网的应用前景,并提出了适合四川电网实际的抽水蓄能的应用场景和模式。     

电化学储能应用于电网频率安全防御三道防线的探讨

随着特高压直流的推广应用及新能源发电占比的不断提高,电网暂态频率安全保障技术面临着严峻挑战。电化学储能作为一种潜力巨大的灵活控制资源引起了广泛关注。从中国电网频率安全防御的三道防线着眼,基于储能的快速功率调节特性,分析了储能在频率稳定预防控制、紧急控制和校正控制中的定位,以不同场景下电网运行频率的控制目标为依据,探讨了面向暂态频率安全保障的电化学储能的容量配置技术要点,包括时域仿真中的计算条件选择、与传统控制措施的协调配合等方面,然后针对推动储能技术规模化应用中面临的主要问题,指出应在适应多应用场景的储能优化配置、储能电站优化运行模式研究、储能全生命周期的效益分析等研究方向开展深入研究。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

电化学储能电站主动安全研究

随着电化学储能电站装机容量的不断提高,其安全防控问题受到重视。为此,提出了基于主动风险源辨识、主动故障预防、主动事故处理的三道安全防线,构建了电化学储能电站的主动安全体系。第一道防线针对电化学储能电站的正常但不安全运行状态,快速、可靠地辨识风险源和安全诱因,不损失电站设备和运行能力;第二道防线针对已发生故障的不安全运行阶段,利用安全自动装置和安全监控系统,辨识并及时排除早期故障,尽量保持系统正常运行;第三道防线针对电化学储能电站的事故状态,进行事故特征分析、风险管控并实施联动预案,防止电化学储能电站崩溃与人员伤亡。基于三道安全防线实现电化学储能电站安全风险和事故的主动防控,可为储能电站的安全设计提供新思路。     

分布式储能的典型应用场景及运营模式分析

传统电网的结构和运行模式在新电改及互联网+的形势下发生了剧变,分布式储能作为电网中重要的能量调节环节迎来了新的发展契机,因此有必要对其典型应用场景及运营模式进行深入分析。首先对分布式储能的典型特性进行总结,展示了分布式储能在电力系统中的接入方式。其次对分布式储能的应用场景进行划分,分析了五种分布式储能的典型应用场景及其利用价值。并在典型应用场景基础上提出了配电网分布式储能的评价指标体系,可有效评价其运行效益。最后,分析了分布式储能现存及未来可能的运营模式,并对进一步研究进行了展望。