储能技术在风力发电系统中的应用

阐述了储能技术的原理和特点,具体介绍了飞轮储能、超导储能、蓄电池储能和超级电容器储能在风力发电系统中的应用;分析了各种储能技术的优缺点和应用前景;指出了混合式储能技术是最可行的方案;介绍了功率转化系统的结构特点和最优化控制技术的进展.     

储能在电力系统的应用

正储能在电力系统中有着广泛应用,涵盖发电、输电、配电和终端用户的所有方面。电网系统的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮、化学电池、超级电容器等。除了比较成熟的抽水蓄能,其他储能技术还处在工业化初期或研发阶段。然而,各国政府已经体会到储能行业的重要性,因此都在不遗余力地发展储能技术。     

小型风力发电混合储能及能量管理系统

针对小型风力发电系统中风速和负载突变引起的功率波动,采用蓄电池和超级电容器组成混合储能系统进行平抑,为充分利用蓄电池和超级电容器所具有的互补性能,研究了能量管理控制策略。根据风速及负载的变化和超级电容器的荷电状态,控制混合储能装置的工作模式,使风力发电机、蓄电池和超级电容器3个能量源协调工作。为验证能量管理策略的有效性,用Matlab/Simulink进行仿真研究。仿真结果表明:风力发电机输出功率波动且负载突变时,采用混合储能能够减小功率波动对系统的冲击,使蓄电池工作在优化的充放电状态,有助于延长蓄电池使用寿命,加快储能装置响应速度,提高系统能量利用效率。     

Design of a grid-connected PV system with hybrid energy storage

由于国内的储能技术起步较晚,分布式电源中应用单一储能介质很难满足系统运行要求.基于某公司的光伏储能并网系统示范项目,以具有快速响应特性的超级电容器和具有大容量储能特性的锂离子电池为混合储能系统,以储能控制器为控制核心统一协调控制,使电能以可控功率按需送入电网.该系统可有效提高储能系统的功率输出能力,优化储能系统的充放电过程,延长储能电池的使用寿命,具有良好的应用及推广价值.     

互补储能技术及其控制策略

储能单元作为可再生能源发电系统中必不可少的组成部分,在抑制功率波动性方面起着重要作用。针对单一储能系统功率或能量上存在的缺陷,根据蓄电池储能系统和超级电容储能系统在能量和功率上的优势,结合二者互补性,提出了面向可再生能源发电系统的互补储能技术,建立了蓄电池—超级电容器互补储能系统,并针对给定发电计划下的功率波动,给出了基于浮动平均法的控制策略。通过相应的实例分析,验证了模型和算法的有效性。     

2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。     

新能源风力发电系统中储能技术的实践应用

由于风力发电系统具有不稳定性、不可控性等特点,在系统发电过程中,输出功率的波动及负载突变,会直接引起直流母线电压的不稳定,从而影响供电的电能质量及电网的安全性。文章从储能技术应用角度进行分析,介绍风力发电系统中常见的储能技术类型,分别概括蓄电池储能、电解氢储能、压缩空气储能等技术手段的生效机制和优势局限,通过引入风力发电系统建设实例,分析储能系统设计、风速及功率预测、风电机储能容积设计、空压机参数设计要点,以此来确保输出电压较为平稳,保障电能质量。     

一种基于超级电容器的光伏系统电压控制方法研究

根据超级电容器储能特点,建立了用于独立光伏发电的超级电容器储能系统模型,设计了超级电容器电压控制环节,提出了一种带有超级电容器电压模糊反馈的双环控制策略,通过对开环系统bode图的分析,论证了控制系统的稳定性和动态性能。仿真结果表明,在光伏发电系统受到光照及负载扰动的情况下,超级电容器储能系统可以有效地稳定光伏系统的输出电压,提高系统供电的可靠性和电能质量,并且抑制了超级电容器端电压大范围波动对该系统的影响,提高了超级电容器的利用率。     

风力发电储能系统特性分析与实验研究

在分析飞轮储能系统(FESS)、电池储能系统(BESS)、超级电容和超导磁储能系统(SMES)等多种储能技术基本工作原理的基础上,探讨了风力发电储能系统集总式和分布式的拓扑结构,分析了两类储能系统及其并网变流器的功率特性,比较了集总式和分布式储能系统在改善电网电压、减小频率偏差的能力优劣。基于dSPACE建立实验系统,实验结果表明两类储能系统在抑制风电功率波动、改善电能质量方面皆具有效性,与分布式储能系统相比,集总式储能系统可以实现更小的功率波动,但要求更高的变流器容量。     

2021年中国储能技术研究进展北大核心CSCD

本文对2021年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结得出了2021年中国储能技术领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。研究结果表明,中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均取得了重要进展,中国已经成为世界储能技术基础研究最活跃的国家,也已成为世界储能技术研发和示范的主要核心国家之一。     

Review on combined wind power generation and energy storage systems

储能系统由于能够实现电能的时空平移,具有响应速度快,规模化等优点,是改善风电波动性,提高其并网能力的有效手段,构建风储联合发电系统成为目前研究重点.简单介绍了风电并网对电力系统的影响及不同类型电池储能技术的发展现状,给出了部分国内外风储联合发电系统的示范工程,并分析了平滑风电功率波动,跟踪计划出力曲线和削峰填谷3种主要运行方式,重点阐述了目前风储联合发电系统控制策略和储能容量配置研究现状,对进一步开展风储联合发电系统的研究进行了展望,指出经济性仍然是制约储能技术应用的关键问题之一,提高包含储能单元的风储联合发电系统的经济性是今后的研究重点.     

Current status of research on optimum sizing of stand-alone hybrid solar–wind power generation systems

Solar and wind energy systems are omnipresent, freely available, environmental friendly, and they are considered as promising power generating sources due to their availability and topological advantages for local power generations. Hybrid solar–wind energy systems, uses two renewable energy sources, allow improving the system efficiency and power reliability and reduce the energy storage requirements for stand-alone applications. The hybrid solar–wind systems are becoming popular in remote area power generation applications due to advancements in renewable energy technologies and substantial rise in prices of petroleum products. This paper is to review the current state of the simulation, optimization and control technologies for the stand-alone hybrid solar–wind energy systems with battery storage. It is found that continued research and development effort in this area is still needed for improving the systems’ performance, establishing techniques for accurately predicting their output and reliably integrating them with other renewable or conventional power generation sources.     

储能设备对孤立风力发电系统的影响

采用序贯蒙特卡罗法对含有储能设备的风/柴孤立发电系统进行充裕度评估。针对样例系统,在发电系统强迫停运率、储能设备容量以及峰值负荷取值不同的情况下,计算发电系统的充裕度指标;研究储能设备对孤立发电系统充裕度的影响,并对产生影响的原因进行分析。结果表明,加入储能设备可改善发电系统的充裕度,提高系统的供电可靠性水平,减少风力发电机组输出功率波动对系统的影响。分析方法和结果可为储能设备在风力发电系统中的应用和储能设备容量的选择等方面提供参考。     

风电与储能联合运行的碳减排效果

在全球能源危机和环境污染的背景下,风电—储能联合运行系统对电力行业的节能减排有重大影响。将风电和储能变量同时引入供给函数均衡模型来模拟风电—储能联合运行系统提供的基荷电量,并在此基础上通过情景分析分别估算了发电企业在风电系统、储能系统及风电—储能联合运行系统3种情景下的污染气体排放量。结果表明,各发电企业在利益最大化目标的驱使下将不断增加储能量,使得联合运行系统比单独的风电或储能系统具有更高的排放量,且排放量的大小受储能容量的影响。     

A statistical analysis of wind energy potential at the eastern region of Saudi Arabia

The energy potential of wind for the eastern region of Saudi Arabia is investigated based on measurements of a complete year data at a coastal location in eastern Saudi Arabia. A suitable Weibull distribution is generated and a comparison of this model is made with the Rayleigh distribution of wind power densities. Two horizontal‐axis type of wind energy conversion systems which operate at fixed rpm are considered for the determination of the extractable wind power, and a model of quadratic power output function is used between the cut‐in speed and rated speed. It is shown that small‐scale wind energy systems are suitable in the eastern part of Saudi Arabia for power generation and irrigation purposes. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

The world's largest all-vanadium redox flow battery energy storage system for a wind farm

风力发电具有明显的随机性,间歇性,不可控性和反调峰特性,风力发电的大规模并网给电网调峰和稳定,安全运行带来了巨大压力,造成弃风限电现象愈加严重,严重影响了风力资源的有效利用和经济效益.全钒液流电池储能电站在能量管理系统的调度下,对风力发电输出功率进行平滑,配合风电场功率预报系统,提高风电场跟踪计划发电能力,改善了风电场并网电能质量,降低了对电网的冲击与影响,同时也提高了风电场输出功率可控性,有利于提高电网对风电的接纳能力.国电龙源卧牛石风电场配套的5 MW/10 MW∙h全钒液流电池储能系统为目前世界上最大规模的全钒液流电池储能系统.本文介绍了该全钒液流电池技术特点和储能系统的设计,成组方案及功能,并对储能技术在可再生能源发展中的作用进行了展望.     

我国风力发电发展现状和问题分析

能源危机的日趋严重,优化能源结构、发展清洁环保的可再生能源迫在眉睫。风能是一种清洁环保的可再生能源,随着国家政策的支持和风力发电技术的不断发展,风力发电越来越得到人们的重视,并将在新能源发电中扮演重要的角色。概述了我国风能资源的储量和分布,介绍了近年来我国风力发电的总体情况、各省(自治区)风力发电的发展概况以及我国风电企业的发展现状,最后指出了我国风力发电目前出现的一些问题,并进行了分析。     

基于SOC的混合储能风电功率平抑方法

近年来风电等可再生能源的装机容量越来越大,鉴于风电的输出功率随机性特别强且波动性十分大,在混合储能风电平抑系统的基础上引进滞环控制,提出了一种基于超级电容端电压的能量管理方法。该方法通过在低通滤波算法中引进滞环控制,可将风电功率的波动幅度严格控制在滞环宽度之内;同时根据监控超级电容端电压判断电池的荷电状态(SOC),防止超级电容频繁过度地充电和放电,有利于延长储能装置的工作寿命,最后通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

基于电池储能系统和双重扩展卡尔曼滤波的风能发电智能调度技术研究

风能等新能源发电系统在供电体系中的占比越来越大,但其随机性和波动性问题,将风力发电厂输出的电力直接向电网调度会造成安全隐患。为了解决这一问题,基于电池储能系统提出了一种风能发电智能调度技术,该技术以风力发电动力学模型和电池储能系统状态模型为基础,利用双重扩展卡尔曼滤波算法实现了风能发电系统的稳定输出。以某地风速实测数据和电网需求功率为参考,对不同算法的输出功率预测值进行了仿真分析和实验对比。结果表明：提出的改进算法预测的风速值误差相比于传感器观测值平均误差降低了28%以上,可以更准确地提供发电系统输出功率;提出的智能调度技术可以使电压波动幅度降低60%以上,系统整体输出功率稳定在参考功率附近,误差不超过2%,有一定的实用意义。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。