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。     

新型储能安全管理体系的构建与优化研究

储能作为传统电力系统源、网、荷之外的第四类新兴能源产业,既是构建新型电力系统的重要技术和基础装备,也是推动主体能源向可再生能源更替的重要领域,更是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑。随着新型储能规模日益扩大,储能电站安全管理不规范、事故预警和应急处置能力亟需提升已成为制约储能高质量发展的重点难点问题,因此要构建并优化储能安全管理体系,促使储能电站安全管理不断提升,这是我们需要尽快解决的问题。本文分析了构建储能安全管理体系的必要性,并提出了储能安全管理体系的构建与优化策略。     

蓄势赋能谋发展,勇毅笃行谱新篇——储能国家科技项目十年(2016—2025)总结和展望北大核心CSCD

储能是发展以新能源为主体的新型电力系统,支撑能源革命,实现我国能源结构转型和能源供给安全的关键技术。“十三五”期间,通过国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项的支持,取得了一些重大研究成果,支撑了我国储能技术的进步和一批重要示范项目的发展。“十四五”国家将通过“储能与智能电网技术”重点专项进一步支持储能基础科学与关键技术的发展。本工作总结回顾了2016—2020年储能专项取得的主要成果,并介绍了我国“十四五”重点研发计划储能方向的布局安排和主要目标。     

储能对可再生能源并网发电的支撑作用

可再生能源发电并网对于电力系统的节能减排具有关键作用,选择合理的储能容量,并分析储能对可再生能源并网发电的支撑作用具有重要意义。从节能减排和供电可靠性角度建立具有储能装置的单母线电力系统和剩余电力系统的随机规划模型,并通过蒙特卡罗模拟算法对国外某地区的风力发电和储能联合运行系统进行模拟分析。结果表明,适度规模的储能容量不仅能有效解决可再生能源发电的功率波动问题、减小系统停电损失概率,而且能够降低系统的环境成本,但其减少程度与储能的全过程效率有关。     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

  目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。  方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。  结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。  结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

世界最大规模电网侧储能项目首座电站成功并网

6月21日,世界最大规模储能项目＂镇江电网侧储能项目＂中丹阳建山储能电站正式并网运行,电站同步接入＂源网荷＂系统。截至2018年5月,镇江全社会用电量100.93亿千瓦时,同比增长9.93%,用电最大负荷414.3万千瓦,同比增长25.12%。用电量、最高负荷均保持快速增长趋势。     

全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望北大核心CSCD

可再生能源正逐渐由辅助能源变为主导能源,建立“新能源+储能”为主体的新型电力系统对大功率、大容量、长时储能技术提出了新的要求,全钒液流电池储能技术具有本征安全、充放电循环寿命长、电解液可循环使用、生命周期经济性好及环境友好等特点,近年来受到学术界、产业界的广泛关注。本工作回顾了液流电池的发展历程,介绍了全钒液流电池储能技术的基本原理、性能特点、技术和产业化发展现状,结合多年高功率、大容量全钒液流电池储能系统工程实际设计经验,阐明了大规模储能电站的模块化设计方法,实施的5 MW/10 MWh全钒液流电池储能系统产业化项目已安全稳定运行了9年多,能量转换效率和储能容量无明显衰减。实际应用结果充分验证了全钒液流电池储能系统的安全性和可靠性,已满足产业化应用的要求。根据全球全钒液流电池储能装备领军企业2021年第三季度兆瓦级储能系统实际价格,分析了不同储能时长全钒液流电池储能系统的价格及生命周期的经济性,指出了今后的研究开发重点。     

新型储能应用场景与商业模式综述

在国家"30·60"战略推动下,电力系统将向着以新能源为主体的新型电力系统飞速发展.新能源的大规模接入与用户侧资源的深度挖潜,电网传统调度手段已难以支撑安全稳定的电力供给.新型储能作为近年来蓬勃发展的一种可调灵活资源,对填补电网日益扩大的调节能力缺口与可再生能源的高效消纳起到关键作用.首先阐述了新型储能的重点储能品类及...     

基于储能的无功补偿技术综述

基于无功补偿的无功功率实时平衡是电力系统安全稳定运行的重要保障.储能变流器具有四象限运行功能,可同时输出或吸收无功及有功功率,具有调频调压功能.基于储能的无功补偿技术具有响应速度快,连续可调、规模可控等优点,适用于高比例新能源和高电力电子化的新型电力系统.本文基于储能无功补偿原理,介绍了多种拓扑结构储能变流器的无功控制策略、串并联模块化放大以及中高压级联技术等研究进展.按照储能类型和应用场景,综述了储能以及储能混合无功补偿技术的发展进程及趋势,早期储能无功补偿主要采用超导储能、超级电容器及飞轮储能等短时间尺度的储能技术,电池储能技术的发展使其在电网调压、黑启动等无功补偿领域具有应用前景.基于经济性考虑,储能与STATCOM、新能源机组协同运行实现有功无功联合调压,保障系统电压水平,改善电能质量.新能源为主的新型电力系统给予储能无功补偿技术更重要的角色.储能、新能源机组及无功补偿装置的暂态稳态协同控制是未来新能源场站无功补偿主要形态.储能与其他无功源之间的协调控制策略以及联合规划问题的求解与优化都将是储能无功补偿技术的研究重点.     

我国新型储能发展问题分析与政策建议

新型储能¹是新型电力系统的重要支撑技术。随着技术快速进步和支持政策陆续出台,我国新型储能已逐步在电力辅助服务、用户侧电价管理、新能源消纳以及电网输配电服务等领域得到应用。但当前新型储能成本偏高,其在电力市场中的定价机制与监管方式仍面临争议。本文在梳理我国新型储能政策环境和发展现状的基础上,归纳了新型储能的典型应用场景,分析了新型储能在经济性、电力系统融合模式、季节性调节等方面存在的问题,并从价格机制、监管方式、技术研发方面提出了政策建议。     

电动汽车作为电力系统储能应用潜力研究

基于V2G技术的电动汽车储能为可再生能源、分布式发电、微电网以及智能电网提供了巨大发展空间。目前储能技术较高的成本阻碍了其在电力系统中的大规模应用。电动汽车动力电池在为传统交通工具提供动力的同时,还可作为电力系统的储能装置,为电力系统提供备用电源。通过智能充放电控制和动力电池的梯次使用,电动汽车可作为电力系统灵活调峰和调频电源,加强电网运行稳定性与安全性,提高可再生能源接入规模,加快智能电网的构建和交通能源消费的电力化。本文在对电动汽车储能的相关技术及基础设施进行综述的基础上,对我国未来电动汽车储能规模进行了分析并对相关政策进行了探讨。     

广东新型储能配套政策建议

  目的  新型储能是提升系统调节能力的重要手段之一,是构建新型电力系统的重要组成部分。明确新型储能的市场定位,研究完善新型储能的成本分摊和价格机制,有助于引导其健康、有序、高效发展。  方法  梳理国内外新型储能相关政策及运行情况;分析新型储能在电力系统中的功能和作用;结合广东电力系统实际,研究2030年前新型储能建设规模需求;基于广东目前价格机制,测算发电、电网（独立）、用户侧储能经济性,分析广东新型储能政策现状及存在问题;综合提出广东新型储能配套政策和机制建议。  结果  从调峰和调频角度分析,2030年前广东对新型储能尚不存在迫切需求;新能源配储能尚无明确的成本回收机制,光伏和陆上风电具备少量强配储能的成本消化空间,海上风电不具备强配储能的成本消化空间;电网侧（独立）储能商业模式尚不清晰,可通过辅助服务和现货电能量价差获取收益,但操作细则有待进一步明确,尚不具备经济性;用户侧储能商业模式较清晰,按现行峰谷电价和需求侧响应政策,具备一定经济性,但投资回收期长,面临政策变化风险。  结论  将新型储能区分为市场化和非市场化两类,前者由除电网外各类市场主体投资,在合理的价格和运行机制下,通过市场化渠道获取收益,由市场调节形成合理的新型储能规模和布局;后者由电网公司投资,通过输配电价回收成本。     

光伏系统液流电池储能优化配置北大核心CSCD

液流电池具有长时储能成本低、系统安全性高等特点,适用于大规模长时储能的应用场景,通过对液流电池系统进行合理的规划配置,可以平抑新能源发电系统的间歇性和波动性,对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。目前缺乏基于液流电池技术特性和运行特性展开的新能源系统与液流电池优化配置方法研究,随着我国能源快速转型,充分发挥液流电池技术及运行特点,优化配置新能源系统中液流电池容量,对建立新型电力系统有着积极作用。本工作以光伏与液流电池联合发电的局域网为研究对象,提出了适用于光伏系统的液流电池储能优化配置方法,通过对液流电池系统中各个模块系统的运行特性、系统初投资和全寿期运维成本进行了深入地研究分析,基于液流电池系统具有功率与容量模块相分离的特点,对大规模液流电池系统的功率和容量配比进行了优化设计。综合液流电池系统模块优化设计的结果,对光伏与液流电池联合发电的局域网系统进行运行策略优化,在保证局域网供电稳定运行的同时,以液流电池系统初投资与全寿期运行成本之和最小为目标函数,求解得到优化液流电池优化配置方案。算例应用表明,大规模液流电池系统功率和容量配置为1 MW/8 MWh时为经济性最优的兆瓦级液流电池模块设计,25年运行期LCOE为0.292元/kWh;在本工作应用的局域网中储能优化配置的目标函数在储能配置为20 MW/160 MWh方案达到最优解。     

储能电站参与辅助服务的综合分析

近年来,风力发电、光伏发电等大型新能源并网发电,给电力系统的稳定和安全运行带来了挑战。储能系统作为一种辅助服务,参与火电厂的频率调节和峰值负荷调节,不仅可以帮助火电机组满足电网的快速调频和峰值调节要求,而且可以实现电网的供需平衡。本文建立了储能系统的全寿命周期成本模型,包括储能系统参与辅助服务的初始投资、运行维护、收益及补偿模型,以及考虑储能系统实际运行的成本模型。最后,通过实例对储能系统的经济指标进行了评价和分析。     

压缩空气储能技术研究现状与展望

压缩空气储能技术直接应用于电力系统调频调峰、促进可再生能源并网和分布式能源等领域,不仅作为电力存储仓库,还充当着电力系统稳压器的角色.以解决压缩空气储能技术瓶颈的研究为主线,介绍了传统补燃式压缩空气储能系统的工作原理及其技术瓶颈,阐述了几种典型的新型压缩空气储能技术特点与优势,探究压缩空气储能技术未来的发展趋势.     

适应可再生能源消纳的储能技术经济性分析

低成本储能技术是碳中和目标下高渗透率可再生能源系统的重要支撑技术.现有储能技术经济性研究一般基于储能产品技术参数评估平准化充放电成本(LCOS),缺少结合具体应用工况的储能技术路线对比分析.在未来以新能源为主体的新型电力系统中,储能的运行工况将发生明显变化,技术经济性定量预测研究是储能技术路线选择和激励政策设计的重要参...     

基于混合储能的直流微电网孤岛运行控制策略研究

分布式能源越来越受到人们的重视,但由于分布式能源发电的不稳定性特点,也加大了大电网的波动风险。微电网能够弥补分布式电源的缺点,减轻大量入网对电力系统的影响。由于微电网运行中,负载不断变化导致母线电压波动,因此维持母线电压稳定,将有利于微电网平稳运行。为提高微电网的经济性与可靠性,采用锂蓄电池-超级电容混合储能系统,并针对混合储能系统的直流微电网孤岛运行策略进行研究。根据微电网储能系统、锂蓄电池储能和超级电容器储能等基本原理,针对孤岛运行模式下微电网母线电压波动及储能系统运行性能下降的问题,设计了一种基于混合储能的直流微电网孤岛运行状态下的控制策略。用电压电流双闭环的储能系统控制方式,以DC-DC变换器进行功率分配,锂蓄电池对低频部分功率进行补偿,高频部分功率由超级电容器补偿。同时该混合储能系统能有效减少锂蓄电池充放电变化,避免过充过放现象的发生。通过Matlab/Simulink软件搭建仿真平台进行仿真模拟,证实了所设计的控制策略在稳定母线电压,避免蓄电池频繁充放电及过充过放现象中具有良好的优化作用。     

国外表前电池储能发展现状分析及促进我国储能发展的建议

随着新能源发电占比的逐步提升,储能行业进入了快速发展期。目前国内储能还存在商业模式不清晰、市场机制不完善等问题,这在一定程度上制约了储能行业的发展。美国部分州和英国通过制度改革推动了储能的快速发展,值得我国借鉴。介绍了国际可再生能源署关于储能在电力系统中的作用和前景的研究成果,分析了英美两国电池储能应用发展现状和趋势,包括储能发展的政策机制、需求逻辑、商业模式、政策制定方面的困难等,最后结合我国国情和电力系统所处发展阶段的特征,提出了建议。     

储能发展非坦途,但已迎来“春天”

正储能决定可再生能源发展水平2020年我国储能规模将超过41吉瓦结合"难点、痛点"精准施策目前,储能在可再生能源调峰消纳、电力系统智能化升级改造、用户侧智慧用能和分布式网络发展等多方面的灵活性应用价值都被社会认可。2017年10月,国家能源局等五部门联合印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意     

新型储能技术在弹性电网中的应用与展望北大核心CSCD

3060双碳目标将推进我国能源转型进程,新能源高渗透率为电网带来的不确定性与复杂性使其对日常运行时备用调节电源需求和应对极端自然灾害与人为攻击时的弹性需求增高,因而促使新型储能技术在电网快速规模化应用。本文讨论了在极端事件下,储能在弹性电网中的应用。首先,从新型储能装置的发展动态和对弹性需求的支撑出发,结合弹性电网概念内涵、衡量要素和极端事件特性,探讨了储能在弹性电网中的需求必要性和应用目标,提出了储能在极端事件下弹性承受和恢复两个阶段中的作用过程、作用机制和调节目标。其次,分析了广域布局储能的聚合容量与弹性电网承载能力之间的关系,研究了储能对灾后网架重构的影响,以及弹性指标评价框架等,提出了储能在弹性应用中的规划、调控、量化指标和市场机制制定等关键技术研究点。针对极端事件的应用需求、储能的运行性能与经济特性,提出了未来新型储能系统的适用典型场景。最后,对我国储能在弹性电网中的应用前景进行了展望。