储能技术在电力系统中的应用现状与前景

储能技术在电力系统中的作用日益明确,对储能技术及其在电力系统中应用的全面调研和分析,可反映当前储能的发展水平、在电力系统中发展的制约因素,分析未来储能的市场前景和发展趋势。分析了中国、美国、日本、法国、英国等多个国家(或区域)级的电力系统特性,从负荷特性、电源结构和未来新能源的规划等方面阐述了各国对储能技术的需求;对国内外的储能技术本身的发展、成本特性、在电力系统中的示范应用进行了调研,对近期储能的研究和应用方向提出了建议,为寻找适合我国电力系统的储能技术及应用路线提供了参考和依据。

风电并网集成应用中的储能经济性进展分析

风电场中储能技术的选型和成本分析是储能配置的依据之一,对提升风电场运行特性和降低总投资具有重要意义,但目前针对储能在风电场集成应用中的选型很少给出量化的结论。在经济性分析方面,也少有文献分析影响储能成本的关键因素。本文介绍了储能技术在风电场的作用和应用现状,简述了ES-Select软件及其在风电场应用中的储能选型分析方法,阐述了储能的成本构成和成本指标,分析了循环效率、更换周期和充电成本对各类储能技术成本的影响。ES-Select的选型定量分析,指出抽水蓄能和压缩空气储能在风电场集成应用中更具优势;提出有效降低抽水蓄能和压缩空气储能成本的方法是降低用电成本和提高效率;有效降低铅酸电池和钠硫电池储能成本的方法应重点延长更换周期,其次需要提高效率。

CeO_2-TiO_2复合氧化物载体在催化中的应用研究进展

介绍了CeO2-TiO2复合氧化物制备方法及性能特征;评述了影响CeO2-TiO2复合氧化物结构、性质的因素;对负载金属元素后的催化剂在不同的催化反应中的应用进行了综述。并对CeO2-TiO2复合氧化物应用前景作了展望。

可再生能源发电系统中的储能电池选型分析

比较了各类电池储能的技术特性和经济特性,着重总结了铅酸电池的种类、原理和关键技术;分析了可再生能源发电中储能系统的运行条件和特性需求,表明管式胶体电池更具优势;基于低通滤波原理,系统总结了用于平滑风电功率波动的储能系统功率/容量的计算方法;简述了储能在微电网中基于负荷供电时间需求的功率/容量计算方法。

一种电池储能电站的经济优化调度策略

基于PQ解耦原理,提出了一种电池储能电站的经济优化调度策略。以总成本最低为优化目标,以电池自身条件和系统功率平衡为约束条件,建立了电池储能电站经济优化调度的数学模型。结合调度指令实施的具体流程,对模型进行了仿真,算例结果验证了文中提出的调度策略在储能电站中应用的可行性。

制备方法对La改性的Ni/γ-Al_2O_3催化甲烷部分氧化的研究

采用共沉淀法和浸渍法制备La改性的N i/-γA l2O3催化剂,并用于催化甲烷部分氧化反应。共沉淀法制备的催化剂表现出较高的活性和稳定性。空速为80 000 h-1、800℃时甲烷的转化率接近100%,H2的选择性达99.8%,且在稳定性实验中保持15 h活性变化不大。实验采用BET、TPR和XRD说明共沉淀法制备的镍基氧化铝催化剂中,La的加入提高了催化剂的比表面积,有效的抑制了大颗粒N iA l2O4的形成,降低了催化剂活性组分的还原温度,对POM显示出很高的催化活性。

La掺杂的Ni/-γAl_2O_3用于甲烷部分氧化反应机理

采用共沉淀法制备镧改性的Ni/-γAl2O3催化剂催化甲烷部分氧化反应,表现出较高的和活性和稳定性。BET、TPR和XRD表征说明镧的加入提高了催化剂的比表面积,降低了催化剂活性组分还原温度,提高载体稳定性。最后提出一种在La-Ni/-γAl2O3催化剂上甲烷部分氧化反应的机理。

储能在大型企业用户中应用的多重效益分析

储能的发展面临着成本高、投资大和无法体现经济效益等问题。成为影响储能大规模推广的关键因素之一。简要总结了在不同应用中的储能经济性分析的现状；以探索储能的多重经济效益为目标。结合大型企业用户对电能质量和用电可靠性的需求。对配置柴油发电机和电池储能进行了成本／效益分析。结果表明，电池储能在大型企业用户中的多重作用使得在工程周期内可产生明显的经济效益和环境效益。因此，在推动储能大规模应用的过程中，一方面要降低成本，另一方面应寻找储能具有多重效益的应用场合，探索合理的商业模式。

面向电力系统应用的储能技术/经济性分析研究

大规模新能源的高比例渗透给电力系统的安全、稳定和经济运行带来了诸多问题。储能技术是支撑新能源大规模开发和高效利用,提高电网安全性和灵活性,改善用电质量等的重要手段。基于储能可发挥的多种作用,提出了储能在电力系统中的两种应用模式。对电力系统中应用的各类储能技术现状进行了调研,分析了目前储能规模化应用面临的挑战。重点研究了储能在削峰填谷应用场景下的技术需求、接入方式和配置方法,并根据典型案例中的经济性分析提出了现有市场机制下储能商业化应用所需的补贴政策建议。

含分布式新能源和机电混合储能接入的微网协调控制策略

含分布式光伏等新能源接入的微网作为大电网的补充目前应用日趋广泛,但是随着新能源在微网系统中的占比比例不断增加,其出力的波动直接影响到微电网系统整体的稳定性。飞轮储能属于功率型储能系统,能够适应短时高频次充放电,相比于超级电容系统其环境适应性更好且全寿命周期内无污染。飞轮与电池储能系统相结合能够平滑分布式新能源出力波动,提升微网系统稳定性,但是飞轮储能和电池储能运行特性差别较大,控制难度较高,目前在微网系统内应用较少。本文设计了一种含分布式光伏、电池/飞轮机电混合储能系统接入的交直流混合微网运行拓扑,并在此基础上提出了基于电池/飞轮机电混合储能系统的微网系统协调控制策略,根据飞轮和电池剩余容量的不同,将混合储能系统划分为不同状态,以此为依据同时考虑不同类型储能系统输出额定功率和分布式新能源功率波动大小,对飞轮和电池的充放电电流进行调节,从而减小由于新能源接入引起的微网内功率波动。本文基于MATLAB/Simulink环境搭建了基于交直流混合母线的微网系统,仿真结果验证了所提微网协调控制策略的有效性。

甲烷部分氧化反应的镧改性Ni/-γAl_2O_3催化剂研究

采用Na2CO3-NaOH为沉淀剂共沉淀制备La改性的镍基氧化铝催化剂,对甲烷部分氧化反应表现出高的活性和选择性。La的加入有效地抑制了大颗粒的NiAl2O4的形成,保持了相当高比例的活性镍组分,提高了催化剂的催化活性;而且加入La可以抑制氢氧化铝或氧化铝的物相转变,提高载体稳定性。活性测试结果表明共沉淀制备的20%镍含量的800℃焙烧La改性镍基氧化铝催化剂在800℃反应温度下XCH4,SCO和SH2分别达到100%,95.95%,99.87%,且催化剂在15 h内活性几乎没有下降,显示了很好的催化性能和稳定性。通过对不同温度还原的催化剂的活性测试和TPR表征,得出无定型NiAl2O4还原出的Ni0是甲烷部分氧化反应的主要活性组分。

平滑新能源输出波动的储能优化配置方法

风力、光伏等新能源发电输出功率具有波动性,为减小功率波动对电网的影响,提出平抑功率波动的储能优化配置方法。将频谱分析和低通滤波相结合,根据新能源输出功率频谱分析结果,结合并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态(state of charge,SOC),在频率波动范围内确定最佳的一阶低通滤波器的截止频率,得到经滤波和修正的并网联络线功率及储能充放电补偿功率,从而确定满足平滑出力运行控制需求的最优储能额定功率、容量和初始SOC。采用南京地区某屋顶光伏实测数据及波动要求,对该方法进行验证,结果表明采用此方法能以较小储能容量将光伏输出功率波动从27.3%降低到1.62%,且在整个周期内储能不会过充过放。

可平抑高渗透分布式光伏发电功率波动的储能电站调度策略

为了提高分布式光伏发电在配电网中的渗透率,需要解决其并网引起的功率波动问题。提出一种消纳高渗透分布式光伏发电有功功率波动的集中式储能电站实时调度方法,包括配电系统实时调度和储能电站站内功率分配双层结构。实时调度层通过不断更新分布式光伏发电输出功率和负荷需求的预测值,计及储能电站充放电功率、容量和次数约束,对集中式储能电站进行实时调度,以消纳配电网有功功率差额波动;功率分配层根据储能电站各电池组性能参数和运行工况,以储能电站总运行成本最小为目标,并充分考虑下一时段可调度的总充放电容量,对上层调度指令进行实时优化分配,保证储能电站积极地响应调度。算例仿真结果表明,所提的两层调度方案平抑了配电网的有功功率波动,使得联络线功率波动峰谷差由13 MW降低到5 MW左右,降低了光伏发电并网对电网的冲击,大大提高了电网对光伏发电的消纳能力,并在保证储能电站调度末期荷电量尽量接近于调度初期荷电量的同时,优化了储能电站的运行状态,降低了储能电站的运行成本,既满足了储能电站循环调度的要求,又提高了储能电站的经济性。

多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究

针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性,对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析,并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在DIg SILENT/Power Factory仿真平台上搭建了国际大电网会议(CIGRE)认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构,并根据IEC 61400-4-15标准在该平台上搭建了IEC电压闪变仪,对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明,含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂;配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。

高光伏渗透率配电网中分布式储能系统的优化配置方法

为促进分布式光伏与配电网协调发展,提高配电网对光伏发电的消纳能力,研究了高光伏渗透率配电网中分布式储能的优化配置方法。从分布式电源投资者的立场出发,并兼顾电网管理者的利益,以储能配置总容量为优化目标值,同时引入电网电压波动改善指标,以配电网运行状态、储能荷电状态、运行状态为约束条件,提出了高光伏渗透率配电网中多点分布式储能系统选址和定容的双层优化方法。并在下层优化模型中同步考虑储能与光伏出力、负荷间时序的配合,制定储能充放电的优化运行策略。最后通过河北承德地区配电网算例验证了所提方法的有效性和可行性,仿真结果表明采用该方法后储能配置容量可以减少85%,同步考虑储能、光伏、负荷的配合后电压改善指标可以提升18%。

采用全寿命周期成本模型的用户侧电池储能经济可行性研究

储能系统的成本高及收益不明确是影响其规模化应用的主要原因之一。首先建立了通用的全寿命周期成本模型,用于全面计算储能的各类成本;通过敏感性分析提出了有效降低几类用户侧电池储能成本的方法;分析用户侧电池储能的效益来源,并对不同电价机制下的经济可行性进行了详细计算,最后给出了用户侧电池储能在全寿命周期内的优化投资策略。结果表明,对于用户侧电池储能,在整个项目周期内安装成本占比最大,其次为更换成本和用电成本,运行维护成本比例最小。用户侧电池储能年均成本由低到高依次为:铅酸电池<钠硫电池?铁锂电池<全钒液流电池。通过降低额定放电时间、提高循环效率并延长寿命周期,可有效降低用户侧电池储能的年均成本。在两部制电价机制下,当铅酸电池、钠硫电池、铁锂电池和全钒液流电池的安装成本分别下降为原成本的60%、60%、50%和30%,用户侧电池储能才达到经济可行。

面向不同投资主体的分布式光伏运营策略研究

为解决不同运营模式的可行性和经济性问题,提高分布式光伏发电综合效益,研究了面向不同投资主体的分布式光伏运营策略。首先建立了分布式光伏的全寿命周期成本/效益模型,然后选取用户和能源投资商两种典型的投资主体,分别建立了业主运营、委外运营和合作运营3种模式下的经济性评估模型,重点研究投资主体、用户和第三方运营公司等利益主体的经济效益,通过敏感性分析确定分布式光伏的最优运营策略,并给出了最低电价补贴。算例结果表明,分布式光伏在不同运营模式下均有较好的投资回报;能源投资商为投资主体时,分布式光伏整体效益更大,利益相关者更多,最低电价补贴更小。

基于SOC调控的用于抑制光伏波动的电池储能优化控制方法

针对平抑可再生能源功率波动的应用需求,在低通滤波原理的基础上,根据电池储能的荷电状态(SOC)实时调整滤波时间常数,分析了电池储能的能量与光伏发电功率波动之间的关系,提出了优化配置电池储能的功率和能量的计算方法。这种方法可以通过电池储能在光伏发电系统中的合理配置规划,大大简化电池储能在实际运行中的控制策略,避免电池的过充过放,优化电池运行参数,从而延长使用寿命。在Matlab中搭建了控制仿真模型,结果验证了该方法的可行性。

钡改性的Ni/γ-Al_2O_3催化剂用于甲烷部分氧化的研究

800℃、80 000h-1、CH4/O2/N2=14/7/79下比较了质量分数20%的N i/-γA l2O3和Ba改性的N i/-γA l2O3催化剂,用于甲烷部分氧化反应的活性和选择性。结果表明,Ba的添加提高了镍基催化剂的活性和稳定性。BET和XRD表明,Ba的加入有利于高温焙烧下抑制大颗粒的N iA l2O4的形成,保持了高比例的活性镍组分,提高了催化剂催化活性。常压下,xCH4接近100%,sCO、sH2达到92.2%和98.1%,催化剂15h内活性稍微下降。Ba的加入使A l2O3的晶型转化温度由800℃提高到900℃,提高了载体的稳定性。

储能系统中电池成组技术及应用现状

大容量锂电池储能系统在电力系统中的应用发展潜力巨大,尽管国内单体制造技术已相对成熟,但电池成组理论研究不多,成组后性能极大程度下降以及安全性问题也亟待解决。基于储能系统电池成组的特点,分析了成组应用中影响电池组性能的因素,并从应用角度介绍了当前国内电池成组技术的现状,提出了储能系统中电池成组与集成技术的关键问题,并归纳了未来储能系统中成组技术的发展方向。