序

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键环节.随着清洁能源占比持续提升,高比例可再生能源和高比例电力电子设备成为未来新型电力系统的主要特征.分布式电源大规模接入,以及电动车辆充电桩和储能电站的规模化建设,使得海量灵活资源通过电力电子设备接入配电网,由此带来的电网安全稳定和"源网荷储"协调控制等问题...     

我国储能示范工程领域十年(2012—2022)回顾北大核心CSCD

过去十年来,随着新能源大规模接入电网,对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。新型储能作为灵活调节资源,可为新能源消纳、电网安全运行与控制能力提升提供支撑。因此,这十年来其技术发展迅猛,已逐步实现了兆瓦级至百兆瓦级不同规模的电站化系统集成与推广应用。在此过程中,大容量集中式储能电站以及分布式储能的广域协同聚合是规模化新型储能系统的两种应用模式。本文主要聚焦规模化新型储能在电源侧和电网侧的应用场景,从工程应用、检测评价、标准制定等三个方面对新型储能的研究进展做了回顾,论述了过去10年来的技术发展规律、阶段性成果以及里程碑事件,剖析了现存问题及其原因等。最后,针对新型储能系统的应用工程、检测评价、标准制定,对其未来重点攻关方向、机遇与挑战等提出了展望,以期为新型储能系统的规模化应用、标准化管理、智能化运行、安全质量提升等提供借鉴。     

“双碳”目标下构建新型电力系统的挑战与对策

以新能源为主体的新型电力系统的概念是在“双碳”目标下,为了适应当前新能源快速发展而提出的。目前对新型电力系统概念还没有统一的定义,但可以肯定,构建新型电力系统是能源绿色低碳发展、实现“双碳”目标的核心,是我国电力行业的发展趋势和方向。与传统电力系统相比,新型电力系统在其主体地位、特征、实现目标等方面都发生了很大变化。目前我国在加快能源清洁低碳转型与现有以煤电为主的电源结构之间存在矛盾,煤电如何发展,是“双碳”目标下需要面对的问题。电网对大量新能源的消纳,新能源的高渗透率对电网的调度、运行带来了风险和挑战。如何发挥储能在新型电力系统中的作用,确保电力供应的“质”和“量”,是电力行业必须面对的又一挑战。针对这些问题,建议今后要清洁高效发展煤电,有序减少煤电份额,准确把握煤电定位;保持新能源发展势头,重视海上风电建设;建设以抽水蓄能电站为主的调峰电站,确保电网的安全稳定运行;集中式和分布式相结合,就地消纳新能源发电;建立“源网荷储”一体化协调发展系统,解决清洁能源消纳过程中电网波动性问题。     

特约专栏主编寄语

<正>“碳达峰”“碳中和”是我国能源转型新目标,“十四五”期间将是碳达峰的关键期、窗口期,实施可再生能源替代行动,加快构建以新能源为主体的新型电力系统,是实现“双碳”目标的重要举措,届时,必将伴随着强随机性、波动性的大规模新能源并网,电力系统在供需平衡、稳定控制、系统调节、配网运行和协同优化调度等方面都将发生显著变化,也将面临一系列新的挑战。“双碳”目标下新能源电力系统关键技术将极大地提高以新能源为主体的新型电力系统安全可靠运行能力,提升新能源高效消纳,推动可再生能源替代,这对于构建清洁低碳安全高效的能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。为展示双碳目标下新能源电力系统在国内外的最新研究进展和发展趋势,推动该领域的深入研究和讨论,共享学术和技术成果,     

以新能源为主体的新型电力系统发展路线图

当前能源面临短缺、污染和安全三大问题,在碳达峰、碳中和目标指引和政策约束下,新一轮能源革命将呈现四大趋势.结合能源发展的四大趋势,深入分析传统电力系统存在的问题,分析电力系统中电网的作用与定位,阐述了新型电力系统的演进方向.预测了新型电力系统的指标节点、时间进度、重要特征和演进过程,提出了新型电力系统的发展路线图,并探...     

锂电池储能电站一次调频设计优化及验证北大核心CSCD

一次调频是储能电站支撑新型电力系统稳定运行的关键技术。本工作研究了锂离子储能电站一次调频集成设计,包括响应时间和过载能力两方面的分析及优化,主要通过信息采集与传递、策略算法运算周期两方面缩短响应时间,通过储能变流器内部功率器件开关频率控制方案提升其过载能力,并通过20 MW/10 MWh锂电池储能电站实现了上述指标优化验证。结果表明,锂离子储能电站应用于一次调频工况时,变流器响应时间为60~80 ms,变流器过载能力30 s内均能达到150%,提高了储能电站功率性价比。该储能电站在孤网中的一次调频试验中可有效平滑频率波动,减少发电机组的动作频次,可为后续功率型储能电站设计提供思路。     

独立新型储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法北大核心CSCD

新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,合理有效的价格机制是新型储能发展的关键。针对独立新型储能电站的价格机制开展研究,总结了国外典型国家的实践和经验,分析了我国储能电站价格机制的相关探索,储能电站管制定价模式与独立参与电力市场均难以支撑其大规模商业化应用。在各相关方责权利对等的基础上,提出了基于传递因子的储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法,最后通过案例进行说明。结果显示,传递因子可有效分配储能容量收益和电力市场收益,保障了各利益相关方的效益平衡。     

《电化学储能安全专刊》——主编寄语

<正>近年来,为促进能源结构的转型、实现低碳绿色发展,储能产业越来越受到资本市场的关注,也成为了备受国家支持的重点领域。电化学储能电站涉及电力系统发、输、配、用的各个环节,已成为电力系统稳定运行的重要支撑。近年来随着电化学储能的规模扩大和应用日益广泛,其面临的安全问题也愈发严峻,澳大利亚维多利亚州的特斯拉Megapack储能系统的爆燃、“4·16”北京大红门储能电站的起火爆炸,     

基于人工智能技术的新型电力系统优化运行与控制

<正>构建新型电力系统,是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键举措。但是随着可再生能源发电占比不断提升和新兴负荷大量接入,电力系统呈现出惯量降低、源荷失配、峰谷差增大等问题,电网的安全稳定运行面临严峻挑战。人工智能技术近年来蓬勃发展,具备强大的感知推理能力、智能决策能力以及海量数据分析能力,有助于新型电力系统实现精准建模、高效分析及智能控制,是电力系统向数字化、网络化和智能化发展的关键支撑技术。     

联合运行式抽水蓄能电站的建设运行现状及发展思考

实现“双碳”背景下清洁能源产业蓬勃发展,抽水蓄能电站作为当前最具规模、技术成熟、高效经济、运行可靠的储能设施对促进新能源消纳、构建新型电力系统、保障电网安全稳定运行具有不可替代的重要作用。目前纯抽水蓄能电站正大规模开发建设,但优良站址将逐渐减少,《抽水蓄能中长期发展规划(2021～2035年)》中大力倡导结合常规梯级水电站建设联合运行式抽水蓄能泵/电站。本文针对新时期国家对抽水蓄能电站发展的新需求,系统分析了联合运行式抽水蓄能电站的特点及优势、发展现状及存在问题,对联合运行式抽水蓄能泵/电站的建设和发展提出了相关的参考建议与对策,以期对联合运行式抽水蓄能电站的发展提供一定的借鉴。     

以新能源为主体的新型电力系统关键技术和装备

构建以新能源为主体的新型电力系统,是实现"碳达峰、碳中和"的重要举措,电网作为电力输送的平台,将在推动可再生能源并网、配置、消纳等方面起到关键的枢纽作用.随着电力系统与电力电子、智能控制、传感遥测、信息通信等领域持续深化融合,柔性低频交流输电、电网数字化等先进技术方兴未艾,将进一步提升优化现有电网的控制调节能力,以适应...     

双碳背景下新型电力系统储能设计与运行北大核心CSCD

在“碳达峰、碳中和”目标背景下,未来能源及新型电力系统的研究是逐步实现“一次能源零碳化,二次能源电力化”的重要途径,在未来的电力系统中,传统煤电、燃气电等发电方式将逐步被新型电力系统所取代。但是,在测试中心环境下对研究的验证结果表明,新型电力系统的应用同样会面临新的问题,其中电力储能设计和发、损、用电的实时平衡问题最为突出。社会进步与环境保护的共同发展是中国乃至全世界能源结构调整发展的大趋势,是不得不面对和解决的客观矛盾。     

基于电力市场环境的储能电站运营策略研究

随着我国能源结构转型步伐的加快,储能作为一种新业态在提高电网电能质量、消纳、调频和电力可靠性等方面起着关键性作用。然而,我国电力市场并不完善,如何最大化储能电站的收益是电力市场环境下投资、运营亟需解决的重要问题。本文研究储能电站参与电力市场的优化运行策略。从我国电力市场建设政策方面分析储能参与电力市场的可行性;基于调频服务补偿机制,建立了储能电站参与价格套利服务和调频服务市场的优化模型。通过算例,分析当前分时电价机制下本文提出的组合服务运营策略能够显著提升储能电站的投资经济性,具有较好的应用前景。     

规模化多元电化学储能度电成本及其经济性分析北大核心CSCD

多元储能技术作为优化能源结构、促进新能源开发和保护生态环境的重要手段是构建新型电力系统的关键环节。本工作根据储能规模化发展需求,聚焦规模化多元电化学储能的度电成本与经济性。文章从多元电化学储能技术的应用现状出发,考虑到电化学储能的成本构成和特性,建立了多元储能优化全寿命周期LCOE模型,对电化学储能技术的经济性进行了测算。分析表明,提高电化学储能经济性的关键在于降低储能的初始投资成本或单位容量成本。最后,结合我国国情对规模化电化学储能的经济发展进行了总结与展望。     

我国分布式能源发展现状及展望

分布式能源具有清洁、低碳、高效等优点,是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分,是实现能源体系“碳达峰、碳中和”的有效方式。为加快构建新型电力系统、尽早实现“碳达峰、碳中和”,有必要研究和了解现阶段分布式能源发展情况。通过分析当前我国能源结构和清洁能源发展形势,以及分布式光伏、天然气分布式和分散式风电三大典型分布式能源的发展现状,归纳了分布式能源发展五方面问题：发展有待协同、成本有待降低、消纳有待提升、技术有待创新、政策有待完善。在此基础上结合国家相关政策提出加大支持力度、做好科学论证、加强技术创新、推动市场交易和鼓励电网参与五方面建议,指出多能互补系统将是分布式能源高效利用的发展方向。     

化学储能技术在电力系统中的应用效果评价分析

可再生能源发电站的建设给电力系统与传统电网带来了技术冲击,建立与新型发电技术相配套的化学储能装置是继续大规模发展可再生能源的必要条件,储能电站是建设智能电网、促进可再生能源并网、推动分布式发电的重要元件。文章重点关注目前常见的几种化学储能技术,选择关键技术指标,收集截至2011年最新的化学储能技术应用数据,结合数据包络(DEA)分析方法,探究各种化学储能技术的优势及应用效果,为化学储能技术未来的研究方向提供建议和参考。     

特约专栏主编寄语

<正>“碳达峰”“碳中和”是我国能源转型新目标,“十四五”期间将是碳达峰的关键期、窗口期,实施可再生能源替代行动,加快构建以新能源为主体的新型电力系统,是实现“双碳”目标的重要举措,届时,必将伴随着强随机性、波动性的大规模新能源并网,电力系统在供需平衡、稳定控制、系统调节、配网运行和协同优化调度等方面都将发生显著变化,也将面临一系列新的挑战。“双碳”目标下新能源电力系统关键技术将极大地提高以新能源为主体的新型电力系统安全可靠运行能力,     

考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价

在“双碳”总目标的引领下,新能源进入高速发展阶段,但其随机性和不稳定性给电网带来影响,需要配备大规模可灵活性调节的储能进行保障。抽水蓄能作为电力系统的主要调节电源,在促进新能源消纳、调峰、储能等方面发挥着重要作用;而综合评价抽蓄电站服务电网的能力,对于引导抽蓄电站合理运行和布局,以更好地发挥其作用具有重要意义。传统的抽水蓄能评价模型无法量化评价抽蓄的储能和促双碳的作用,该文提出了一种考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价方法。针对抽水蓄能调峰和储能的特点及其对双碳的促进作用,提出相关指标,建立抽蓄电站综合评价指标体系;由属性层次模型确定各层次指标的权重,引入物元可拓理论构建考虑调峰与储能特性的抽蓄电站服务电网综合评价模型;通过实例对所采用的综合评价模型进行验证分析。研究结果量化了抽蓄电站的储能和促双碳作用,可为“双碳”背景下抽水蓄能的综合评价提供支撑。     

双碳背景下光伏电厂储能系统供厂用电可行性分析

随着双碳目标的提出和实施,光伏电厂储能系统作为可再生能源的重要补充,成为提供稳定可靠的电力供应的重要手段。本文以三峡能源宁夏泾源县一期100MW/200MWh共享储能电站项目为例,对光伏电厂储能系统供厂用电的可行性进行分析。通过研究和分析储能电站的技术布局、运行模式、经济效益等方面的因素,得出光伏电厂储能系统供厂用电的可行性结论,为推动双碳背景下光伏电厂储能系统的应用提供参考。     

锂离子电池储能系统安全技术发展现状

我国正大力推动建设以新能源为主体的新型电力系统,作为支撑可再生能源普及的关键技术,储能产业得以高速发展,锂离子电池储能市场也进入加速发展期。然而,在高速发展的同时,近年来国内外发生的多起储能系统火灾事故,也引发了大众对锂电池储能系统安全的关注。锂离子电池储能系统运行的主要风险分为起火爆炸风险、有毒有害化学物泄漏风险和电击风险,其中起火爆炸是锂离子电池储能系统的主要风险,主要致因则是电池的热失控。防范电池的热失控问题,应从电池安全、储能系统、运行维护和事故后消防等几方面提升安全防控技术。从生命周期看,锂离子储能系统的关键安全技术包括电池单体安全、箱体热管理、主动预警监测、被动监控预警、高效消防手段等。鉴于锂离子电化学储能系统的安全运行和安全隐患正逐渐成为制约产业规模化发展的瓶颈,建议有关部门要完善政策体系,提高产业规划科学性,进一步健全新型储能安全生产法律法规;加快标准体系构建,建立储能系统建设及运维的指引标准,指导储能系统安全体系建立;强化消防安全技术攻关,加快关键部件转化应用。