重力储能技术研究进展

储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同的地理优势进行储能。相对于传统储能技术,重力储能技术具有非常明显的优势。根据山地重力储能、悬重式重力储能、塔吊式重力储能、铁轨重力储能和重力储能式飞机等5种形式的重力储能技术,对现阶段重力储能技术的研究进展进行了综述。结合重力储能技术的原理、特点以及我国储能领域的发展方向和需求,对重力储能技术的应用前景进行了分析并提出建议。研究内容和提出的建议可以为我国重力储能技术的理论研究和发展应用提供参考。     

基于斜坡和山体的重力储能技术研究进展

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是实现碳达峰碳中和的重要途径,电网对各种储能技术的需求日益增长,而规模化储能技术是有效解决可再生能源并网问题的重要技术途径。抽水储能是标杆性的物理储能技术,技术成熟、应用广泛且装机容量最大,是规模化物理（重力）储能技术的典范;重力储能是最近引发广泛关注的新型物理储能技术,按照应用场景的不同分为多种技术类型。本文首先介绍了依托山体、倾斜矿井的斜坡重力储能的原理和结构,并根据应用场景和技术特点进行了分类阐述,包括依托山体斜坡的抽水储能、轨道式重力储能和缆索式重力储能等技术类型;然后回顾了不同类别依托斜坡重力储能技术的研究进展和应用情况,并阐述了每种技术类型的优势和不足;据此提出一种更为优化的斜坡重力储能技术——斜坡缆-轨式重力储能技术,不仅融合了斜坡轨道式重力储能与斜坡悬架缆车式重力储能的优点,且避免了两者的缺点;最后概述了当前斜坡重力储能技术存在的关键问题,并就其发展与推广应用进行了展望。     

重力/飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性北大核心CSCD

为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析,构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型;然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下,机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化;最后建立了综合物理储能系统的仿真模型,并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究,设计了综合储能系统的能量管理和控制策略,并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究,验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。     

新型重力储能研究综述

随着可再生能源的不断发展,电网对各种储能技术的需求日益增长.重力储能是一种环保性和经济性均具有竞争力的物理储能,近年来受到了越来越广泛的关注.本文介绍了重力势能储能这一物理储能方式的工作原理和储能结构,详细分析了新型抽水储能、基于构筑物高度差、基于山体落差、基于地下竖井的重力储能系统及综合储能系统,介绍了国内外重力储能...     

混合储能系统在风电网应用的经济性模型与评价分析

介绍了超导储能系统和电化学储能成本的技术经济分析模型,研究了混合储能系统在电网中的应用方法。针对福建某风电场应用环境,引进10MJ/37MW高温超导磁储能系统和20MWh/5MW磷酸铁锂电池储能系统,分析弃风与风电收入。通过计算风电弃风损失、新建输电线路投资和混合储能系统的投资成本,比较新输电线路与混合储能系统的收益。评估结果将为混合储能系统在可再生能源电网应用的经济性分析提供重要参考。     

皮囊式蓄能器在液压系统中的应用

在液压系统中,由于种种原因所造成的压力波动都会影响系统的正常运行,甚至损坏设备。主要针对液压系统中使用的储能器现状和皮囊式蓄能器在液压系统中应用的一些实际问题进行简单阐述,并对皮囊式蓄能器与其他形式的储能器进行了分析比较,得出了皮囊式蓄能器在液压系统中优越的应用前景。     

梯次利用动力电池规模化应用经济性及经济边界分析

电动汽车动力电池的退役潮来临,大量退役动力电池的处理成为当前的一大难题,将其规模化应用于储能系统是解决该问题的有效途径,研究梯次储能的经济性对促进规模化应用具有重大现实意义.首先分析了梯次储能系统的成本构成,并采用平准化成本模型分析了梯次储能的成本参数敏感性.其次,分析了退役电池梯次利用现状,探讨了梯次利用关键技术发展...     

压缩空气储能技术研究现状及发展趋势

[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明：蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。     

Application of array 1 MW flywheel energy storage system in rail transit

本文根据城市轨道交通的运行特点和车辆参数提出了一种1 MW阵列式飞轮储能系统,用来吸收再利用机车制动时产生的制动电能。通过对比不同类型的再生制动能量回收方式,突出飞轮储能系统应用在城市轨道交通的必要性和先进性。文中通过对某些线路进行数据测试,根据现有单台飞轮储能装置进行阵列式组合,通过产品优化以及安全计算和工程实施预判,组装出容量为1 MW的阵列式飞轮储能系统,并证明了1 MW阵列式飞轮储能系统在城市轨道交通应用的正确性和可实施性。     

基于计算机软件的燃料电池混合储能系统分析

燃料电池自身特征导致其越来越多出现在混合储能系统中,为了实现能源调配控制,进一步降低能源成本,提高应用范围,本文分析研究了计算机软件下的燃料电池混合储能系统,包括燃料电池混合储能技术的整体脉络,以及其核心技术架构包括燃料电池功率系统和控制系统两大部分。研究结果表明,有效的能量控制系统可以提高储能调配合理性,降低应用成本,而燃料电池混合储能系统也具有较好的应用发展前景。     

高电价差地区储能系统应用的探索与实践

高电价差地区峰谷时段用电负荷相差较大,电网调度的难度大,白天用电负荷占比高的用户,用电成本非常高,采用储能系统为用户进行削峰填谷供能,可以大大降低用能成本,平缓负荷波动.文中介绍了一个实际的应用案例,通过分析系统运行数据,证实了储能电站的应用效果.同时提出了建筑间共享储能电站的理念和围绕储能电站开发的综合能源方案,为高...     

Cooling and aseismicity study of the containerized energy storage systems

集装箱式储能系统将储能系统的所有部件全部集中在一个或多个标准集装箱内,具有占地少,便于安装,可移动等优点,作为一种新形式的储能系统,其在电网中的应用越来越多.本文作者阐述了某公司电力科学研究院对集装箱式储能系统的研究,主要包括散热系统设计及抗震性设计,并分别利用Icepak软件及CAE软件进行了热仿真及有限元分析,结果证明了系统散热与抗震设计的有效性.     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

Analysis of the current energy storage market and energy storage economy

储能在未来电网以及可再生能源的应用中将起到至关重要的作用.它的应用范围涉及发电,传输,分配乃至终端用户.本文简要分析并总结了储能市场的经济性,重点阐述了储能应用的主要瓶颈问题----成本.通过分析与计算,确定了储能产品的目标成本,并且以历史上光伏产业规模效应的经验曲线为基础分析了能够降低储能成本的可行途径.储能应用市场将为传统能源结构带来根本性的变化,给社会经济带来巨大的福利,它的应用势在必行.但是,要实现储能的大规模应用还有诸多艰巨的任务与挑战,其中最重要的是要降低储能系统的成本,而实现这个目标需要多方面的共同努力.     

铁轨重力储能系统效率影响因素研究

储能是建设以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑技术,对实现“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。铁轨重力储能属于物理储能,具有规模大、成本低、效率高、环境友好以及无自放电等优势,应用前景广阔。本工作基于MATLAB/Simulink搭建了铁轨重力储能系统模型,分析了系统各个部件在储能过程和释能过程中的能量损耗情况,研究了载重车辆质量、车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数等因素对系统效率的影响及其变化规律。研究结果表明,车辆速度、斜坡坡度、斜坡高度和滚动摩擦系数对系统效率的影响十分显著,降低速度和滚动摩擦系数以及适当增加坡度和高度,可有效提高系统效率;在设计工况下,载重车辆160 t、车速20 km/h、斜坡高度200 m、斜坡坡度7°、滚动摩擦系数0.006,对应系统的输出功率为1.04 MW,系统效率达76.20%。     

基于重力储能的风光储系统多目标容量优化规划

风电场、光伏电站和储能系统的容量优化规划是降低风光储多能源混合系统成本、保证系统可靠性的有效措施之一.依托山体的重力储能,可以风光储多能源混合系统中风电场容量、光伏电站容量和储能系统容量为决策变量,建立以系统总成本最小和包括风光互补特性、供电自给损失率及风光储多能源混合系统贡献率等因素的综合指标最优为目标函数的多目标容...     

锂离子电池储能电站设计要点和建设成本分析

论文分别对锂离子电池储能电站在仓储式布置和集装箱式布置两种布置方式下的主要设计要求进行了对比分析,总结出这两种布置方式下各自不同的设计要点,并以实际案例对这两种布置方式下的储能电站进行了建设成本对比分析。     

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。     

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。     

锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述

锂离子电池/超级电容器混合储能系统因其良好的性能、较低的成本和较强的通用性,已成为应用最为广泛的混合储能系统。能量管理技术是混合储能系统的核心技术之一,也是当前主要的研究热点。为了系统地对混合储能系统能量管理方法进行综述,本文首先对锂离子电池/超级电容器混合储能系统的拓扑结构、能量管理架构以及功率分配控制进行了介绍;而后,本文将现有的混合储能系统能量管理方法分为基于经验、基于优化、基于工况模式识别和基于机器学习5大类并进行了详细的对比分析,重点针对规律性工况与随机性工况讨论了各类能量管理方法的效能,并分析了各类方法的鲁棒性与计算复杂度;最后,本文对现有的能量管理方法进行了总结,并对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望。综合分析表明,提高对随机性负载未来工况的预测精度、建立更加精准的混合储能系统模型并通过云端协同进一步提升能量管理方法的实时性将是未来混合储能系统能量管理研究的重点。