我国规模储能电池发展及应用研究

对风电、光电等新能源产业的快速发展及存在的问题进行了回顾,对储能电池特性、用途及市场进行了分析,提出了发展规模储能的目的和意义。对目前几种主要的储能电池在性能、技术发展、规模应用、成本以及激励政策等方面的问题进行了探讨,提出了规模储能电池发展及应用的建议和展望。     

计及运行和惩罚成本的储能容量优化配置方法

电池储能系统应用于新能源接入电网工况时,由于新能源出力的随机性,使得电池单元处于频繁且随机充放电状态。在电池储能应用于风电接入电网场景下,对电池寿命衰减程度与电池充放电深度的关系进行了研究,考虑了储能系统中的运行成本与惩罚成本,对配置不同容量的储能系统的总成本进行了分析,并计算得出了使总成本最优的储能容量配置策略。     

兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划

随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

新能源光伏与储能电池“完美结合”

储能是新能源大规模并网的关键技术,它可使风电和光伏成为更加稳定的电源.目前国内风能、太阳能等新能源发电出现不稳定性和间歇性的核心瓶颈在于储能系统。而国内关于储能技术,主要存在磷酸铁锂电池与钠硫电池、液流电池三大技术方向。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

新能源分布式发电系统储能电池综述

风、光等新能源分布式发电受天气和气候的影响出现间隙性和随机性等使得发电的不稳定缺点正成为阻碍其深度发展的重要障碍。储能技术的发展和应用,打破了风电、光伏发电等的接入和消纳瓶颈问题。介绍了应用于储能系统的主要化学储能电池:铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂电池的技术发展、组成结构和储能原理,详细对比了各种电池的性能及特点,特别对能量密度、功率密度和功率等级进行介绍,这是储能系统电池元件选择的关键,最后对储能电池的应用和发展作了展望。     

电池储能系统参与电网调频的优势分析

针对目前因大规模新能源并入电网等而引发的频率稳定问题,对传统调频技术存在的固有缺陷、大规模风电并入电网影响频率稳定的规律进行了分析。基于电池储能系统功率-频率特性、响应快与短时功率吞吐能力强的优点,分析得出电池储能系统适合作为新的辅佐传统电力一、二次调频技术的新手段。与传统调频机组在调频效果上的定量比较,以及国内外政策的分析,来论证电池储能系统参与电网调频的优势与前景。     

考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置

风光和火电打捆外送是新能源消纳的重要方式,如何确定其容量比成为难题。储能调节灵活,可以平抑新能源出力不确定性造成的影响,但频繁充放电会对电池储能的寿命造成影响。考虑储能的放电深度和循环次数建立了电池寿命量化模型,提出了计及储能寿命的风光火储打捆外送系统双层容量优化模型。上层以系统总成本最小为目标,下层以典型日调度成本最小为目标。利用机会约束处理新能源出力不确定性对系统备用容量的影响,基于序列运算将概率性机会约束转换为确定性约束,将问题转换为易于求解的混合整数线性规划问题。算例结果表明,配置储能可以有效降低系统成本。同时考虑储能寿命可以在保证经济性的前提下制定更合理的调度策略,延长储能使用寿命,验证了模型的有效性。     

新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法

锂离子动力电池储能系统是新能源机车的关键组成部件,因此基于磷酸铁锂动力电池配置方案、电池管理 系统设计以及配套电池车充换电系统提出了新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法,可为新能源机车的实际 工程设计提供参考.     

含新能源接入的配电网中储能系统协调控制策略

以提高电网对新能源接纳能力为目的,本文研究了含新能源的配电网中电池储能系统的协调控制策略,针对配电网有功功率波动、新能源接入点电压波动建立优化模型,使用NSGA-II算法(快速非支配排序遗传算法)求解其Pareto非支配解集,实现多个储能系统的协调控制。使用该控制方法,可以将分布式储能系统联合调度,较好地平抑配电网整体的有功功率波动,同时改善新能源接入节点电压波动,提高电力系统稳定性。最后,本文对IEEE14节点配电网进行算例分析,在该配网中接入了接近负荷一半的光储和风储系统,将原本只和本节点光伏或风电配合的储能系统联合考虑,协调控制其出力,最后通过对比一个完整调度周期内储能系统单独控制和协调控制的效果,表明本文协调控制策略的有效性。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,提出多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,促进风电消纳;电池储能电站面向电网调控运行,在参与系统调峰的同时提供备用,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。最后基于十机算例系统的仿真实验说明：所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,提高风电的消纳能力。     

不同投资主体电池储能系统的经济性

基于不同投资主体,着重分析电网侧和新能源电厂侧电池储能系统的经济性,考虑并量化储能各方面的效益和成本。电网侧模型包括低储高发套利、减少常规备用容量、减少电网停电损失、降低电网网损和延缓电网升级投资等5个方面的效益,以及投资建设和运行维护等2个部分的成本;新能源电厂侧模型包括减少新能源发电旋转备用容量、减少新能源并网通道的建设容量、减少碳排放的环境效益和假想峰谷上网电价下的低储高发套利等4个部分的效益。以安徽金寨地区实例仿真分析,结果表明:目前电池储能系统能够盈利但成本较高,投资回报率偏低。     

风光电站储能电池研究综述

介绍了适用于新能源发电的化学电池:铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池的组成结构、储能原理,从原理上详细分析其特点及存在的问题,从技术特性、经济特性和安全性方面比较了各类储能电池,并在分析风光电站储能电池特性需求的基础上得出结论,全钒液流电池是风光电站储能系统的最佳选择。     

电池储能运行策略对系统Well-being指标及风电消纳能力的影响

提出了一种电池储能系统有序放电运行策略,考虑风电出力不确定性、尾流效应、电池故障率等因素,对风储联合发电系统进行Well-being分析.算例表明,在风电超出允许接入比例,而系统吸收允许接人的风电后仍处于缺电状态时,该策略能提高系统的风电消纳能力,并进一步提高系统可靠性.此外,还进一步研究了该储能运行策略下,储能系统容量、电池最大充放电功率以及风电允许接人比例等因素对发电系统Well-being指标的影响.     

锂离子电池建模现状研究综述

随着新能源装机规模的逐年递增,电网对储能系统的辅助服务需求日益加重,合理地大规模集成储能电池单元,并通过电池管理系统进行有序控制是未来储能系统应用发展的关键。但由于目前对储能电源模型的研究远远滞后于实际工程需求,因此建立精准的电池模型是电池管理的迫切需要。本文在对比储能现有模型分类的基础上,通过对相关电池建模资料的梳理,分析了电化学模型、黑箱模型与等效电路模型的优缺点与应用场景,重点比对了单体电池的Rint、Thevenin、PNGV等多种等效电路建模方法,并阐述了不同单体模型在多种应用场景下的优势和局限性;同时对电池模组串并联顺序以及电池单体的不一致性影响进行了讨论,可为电池模组化和大规模储能系统应用的性能评估与发展提供参考。     

考虑风-氢-电的混合能源系统容量规划与运行优化

本文主要研究由风力发电、电解槽、燃料电池及电池储能共同组成的混合能源系统最优配置.在离网状态下,风电作为主要的能量来源,在氢储能和电池储能的辅助下实现周边居民用电负荷的供应,并尽可能满足加氢站的氢气需求.以系统年化成本最小化为目标,同时考虑氢储能和电池储能运行约束,优化考虑风-氢-电的混合能源系统容量.通过算例分析表明...     

用于平滑可再生能源出力波动的电池储能系统优化控制策略(英文)

针对国内风电、光伏大规模集中接入电网引起的功率波动问题,提出了一种新型的平抑风电或光伏发电波动的控制策略。提出波动率智能化分段控制平滑时间常数,并与储能SOC反馈控制相结合,解决了既有储能系统低通滤波平滑方法存在的问题,兼顾了储能电池的功率平滑备用,最大限度地发挥储能平滑风电和光伏发电的能力。通过实际风场测试数据进行仿真试验,验证了该控制策略的正确性。依托国家风光储示范工程开展了储能控制系统平台的构建和储能平滑现场试验。试验结果表明,该储能控制有效地抑制了风电和光伏波动,增强了新能源并网的友好性。     

提高互联电网暂态稳定性的大规模电池储能系统并网控制策略及应用

在大规模电池储能系统现有平抑/平滑控制策略的基础上,提出了基于附加频率响应的并网控制策略,不仅能够兼容现有控制策略抑制新能源出力波动,还能较好地提高电力系统暂态稳定性.该控制策略包括3部分:现有平抑/平滑控制部分、附加频率控制部分和总体限幅部分.平抑/平滑控制部分兼容现有控制策略从而有效降低间歇式新能源的功率波动;附加频率控制部分以系统频率为输入信号实现对频率的一次调整,从而提高系统的暂态稳定性;总体限幅部分根据电池的实际运行状态动态地调整各控制部分上下限,达到均衡和最大化地利用储能系统.在西北电网的酒泉风电基地进行了基于附加频率控制策略的初步应用研究,仿真结果显示该控制策略可以有效地提高电网的稳定性.基于使新能源+储能电站和常规机组具有相同或相似的暂态稳定支撑能力的原则,酒泉风电基地的储能/风电配比可设置在5％附近.     

铅炭电池的性能及其在电力储能中的应用

铅炭电池是在铅酸电池的负极以不同方式加入具有双电层电容特性的炭,将铅酸电池的比能量优势和超级电容器大容量充放电的优点融合在一起的新型电池。铅炭电池具有高倍率充放电、浅充放状态下循环寿命长等优势,而这一优势正好与通过储能来平滑可再生能源输出、电网调频的功率需求相吻合。铅炭电池成本为150~200美元/（kW·h）,是目前相对经济可行的电力储能技术路线之一。铅炭电池储能系统在光伏输出功率平滑和削峰填谷、风电输出功率平滑、电网调频示范项目中的成功应用,说明铅炭电池在电力储能方面具有很好的应用前景。     

平抑风电功率波动的电池储能系统模糊控制方法

在应用储能系统平抑风电场功率波动的过程中,为有效增强功率波动平抑的效果,同时延长储能系统的工作寿命,提出了基于模糊控制的储能系统控制方法。该方法根据风电机组输出功率的变化值和储能系统的电池荷电状态,采用模糊控制方法,实时调节低通滤波器的滤波时间常数,在尽可能平抑风电机组功率波动的同时,有效地保证电池荷电状态维持在限定范围内,避免电池过度充电或过度放电。在SIMULINK环境下进行了采用和不采用模糊控制的仿真对比,结果表明采用模糊控制的储能系统控制方法可以有效降低风机输出功率的变化率,同时也能降低储能电池荷电状态的变化率。