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。

垂直式重力储能系统的研究进展和关键技术

基于固体重物的重力储能技术因其不依赖水资源、选址灵活、效率高等优势,未来有望成为我国北方和西北缺水地区重要的储能技术之一,可以很好地满足大规模可再生能源电力并网对储能技术的需求。然而,由于固体重物的不可流动性和不连续性,重物启停和切换过程会对机械传动和电网系统造成冲击,是固体重力储能区别于抽水蓄能的重要特征。本文首先介绍了近年来国内外基于竖井和地面构筑物的垂直式重力储能技术的研发现状和示范工程,并进一步对垂直式重力储能系统垂直提升、水平转移和自动接驳机械传动技术,以及发电电动机和并网控制技术中存在的核心技术难题进行了分析,最后对垂直式重力储能技术未来的发展趋势进行了展望。研究表明,垂直式重力储能系统尽管技术方案较多,但在重载快速提升和转移、重物启停和切换过程控制、并网控制和能效提升等方面还存在诸多技术难题有待解决,后续通过技术提升可进一步降低系统建造成本并提高系统运行的效率和寿命,有望在近期获得一定的示范应用。

2023年中国储能技术研究进展

本文对2023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,在综合分析的基础上,总结得出了中国储能技术领域的主要进展,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、储能新技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2023年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,保持了全球基础研究、技术研发和集成示范最为活跃的国家地位,中国在储能领域发表SCI论文数、申请专利数、装机规模继续保持世界第一。展望2024年,中国储能技术有望继续高速发展,同时总体上需要向高质量发展转变。

地下抽水蓄能发展综述

2060年碳中和场景下对储能需求量巨大,但是,我国常规抽水蓄能站点资源不足。针对这一问题,本文综述了美国、俄罗斯、新加坡、日本等国关于地下抽水蓄能的研究,提出基于硬岩掘进机挖掘的低成本地下抽水蓄能方案,阐述了三种不同地下抽水蓄能的发展现状,即人工挖掘地下空间的地下抽水蓄能,废弃矿井改造的地下抽水蓄能,以及其他地(海)下抽水蓄能。介绍了地下抽水蓄能的关键技术及其难点,包括地下工程建设与运营现状,以及高水头水泵水轮机技术的发展现状。最终,讨论了发展地下抽水蓄能的挑战,提出优先发展人工挖掘地下空间的地下抽水蓄能的建议,并对关键技术的发展方向提出建议。分析表明,地下抽水蓄能技术可行,经济可行,优势明显,建议我国加强对地下抽水蓄能技术的研发和推广应用。

柔性直流电网故障暂态电压和电流特征分析方法

对柔性直流电网故障后的暂态电压和电流特征进行准确分析是设计新型故障保护方案的理论基础,现有利用首行波的故障特征分析方法未能有效反映故障点对故障行波多次折射和反射的影响,在近端故障时将产生较大的误差。利用建立的柔性直流电网故障后的等值电路图,求解得到不同位置故障点的初始故障电压、不同位置的折射和反射系数、以及故障点线模-地模耦合转化系数。提出了一种考虑行波多次折射和反射之后故障点等效故障电压的计算方法,并联合求解得到的系统中各位置故障电压和电流的传递函数,得到故障后暂态电压和电流的数值表达式。在PSCAD/EMTDC搭建环状四端柔性直流电网仿真模型模拟故障,通过仿真与理论计算的对比结果验证理论推导的正确性。

LaB_(6)阴极的制备、应用与展望

六硼化镧(LaB_(6))阴极作为一种优异的热发射电子源,应用领域广泛,是高端电子束仪器及设备的关键元器件。本文系统介绍了LaB_(6)材料的制备和加工方法、阴极常见的装卡方式,总结了其在各领域应用现状,并对其发展前景进行了展望。

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。

新型电力系统惯量支撑和调频响应特性典型建模综述

大力发展以光伏、风电为主的新能源是实现“双碳目标”、解决我国能源战略安全问题以及推动生态文明建设的重要途径。新能源电源出力具有随机性、波动性、间歇性的特点,且大多为非同步机电源,不具备传统电源对电网的惯量支撑特性。随着新能源电源渗透率的逐渐增高,传统电源容量占比逐渐降低,电力系统所面临的频率暂态稳定性问题变得愈发严重。新型电力系统暂态频率响应特性主要由惯量支撑和调频特性决定,因此,对系统惯量支撑和调频的建模以及特性分析成为新型电力系统频率稳定性研究以及解决方案设计的关键。本文旨在综述新型电力系统惯量支撑和调频特性研究过程中所需的模型,总结仿真建模过程中的典型模型和关键参数,以期为同领域的研究者在新型电力系统惯量支撑和调频研究过程中提供有益的参考。

未来电网—多层次直流环形电网与“云电力”

化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加,将促使人类从传统能源向以可再生能源为主的清洁能源过渡。可再生能源资源及电力负荷的空间分布特点,决定了未来电网将呈现大电网与分布式电网平行发展的格局;同时,由于可再生能源具有不稳定性的特征,从而对电网的实时功率平衡与调度带来了重大的挑战。因此,为了保障电力供应,人们认识到必须对现有电网进行升级改造,其中,选择合理的电网结构是升级电网的重要手段。基于我国的现实情况,本文提出了未来电网的多层次直流环形电网结构,并进一步对"云电力"的概念进行了讨论,供参考和商讨。

交/直流电缆电场对绝缘及运行特性的影响

以交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆为例,分析了绝缘介质微观结构对载流子在不同电场下运动规律的不同影响,讨论了交/直流电缆绝缘介质中的电场分配机制,在综合考虑微观载流子与陷阱的耦合机制中,进一步讨论了影响绝缘稳定性与电缆运行稳定性的主要因素。基于此,总结了交/直流电缆绝缘及其运行特性的主要区别,结果表明:电缆绝缘介质微观载流子在工频交流电场和稳恒电场下的不同响应,决定了交/直流电缆绝缘特性和运行特性的显著差异,空间电荷是影响直流电缆绝缘特性的主要因素,而局部放电是交流电缆绝缘老化的主要影响因素。该研究为交/直流电缆绝缘在结构设计中的不同技术考量以及电缆的运行维护等提供了理论依据。

地下储能工程

本文从未来能源发展与需求出发,提出并系统地阐述了地下储能工程的概念与内涵,综述了地下抽水储能、地下压缩空气储能、地下重力储能和地下储热的研究与发展状况,进而提出了一系列综合性的地下储能工程实施方案。通过分析,说明了地下储能工程的建设对于我国清洁低碳能源转型发展的重大意义和应用前景。在此基础上,提出了实施地下储能工程重大科技项目的建议。

高比例可再生能源接入条件下的输电骨干网架结构探索

近年来,我国可再生能源发电得到了飞速的发展,每年新增的电力装机中,新增可再生能源电力装机已经超过50%以上。同时,可再生能源电力的上网电价持续下降,已经初步实现了平价上网。在不远的将来,可再生能源电力的上网电价将会继续下降,可再生能源成为主导能源的时代即将到来。由于可再生能源具有时变性、不可调度、地理上不可平移的特点,加之广域范围内的可再生能源具有较强的时空互补性,采用合理的输电网结构是实现高比例可再生能源接入的重要手段之一。本文针对我国可再生能源资源和负荷分布特点,提出了一种新的输电骨干网架结构,可以充分利用可再生能源的时空互补性,以降低对储能和旋转备用的需求。

构建全国统一的新能源电网，推进我国智能电网的建设

本文简要介绍了智能电网技术的发展背景及其驱动力。在此基础上,基于我国能源结构重大调整的长远战略,并结合可再生能源的特点及我国可再生能源资源的状况,提出了"构建全国统一的新能源电网、实现新能源电网与现有电网互联互动"等基本设想和我国智能电网技术发展应关注的重点问题,供参考和商榷。

未来电网初探

由于化石能源的日益枯竭和节能减排的迫切需求,人类逐渐认识到必须发展以可再生能源为主的清洁能源系统。由于可再生能源的主要利用方式是发电,且可再生能源资源及其发电方式与化石能源资源及发电方式具有很大的不同,因此,可再生能源的广泛应用将对电力生产、输配和消费模式等产生深刻的影响。有鉴于此,对未来电网的探索就显得非常重要。本文重点就未来电网的结构、运行模式及所涉及的关键技术体系进行了初步的探索,并就我国发展适应于可再生能源需求的未来电网的有关问题提出了几点建议,供参考和商讨。

超导输电技术发展现状与趋势

由于我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配,电力的远距离输送不可避免,特别是未来可再生能源的规模开发与利用,将会进一步加剧这种不匹配的格局,大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。超导输电技术是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一,近年来在国际上得到了较快发展,我国也有了很好的研究开发基础。该文对我国超导输电技术的需求进行了分析,介绍了国内外超导输电技术发展的现状,分析了超导输电技术发展趋势,并提出了有关发展对策与建议。

超导电力技术的现状和发展趋势

超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术。超导电力技术的应用可以提升电力工业的发展水平和促进电力工业的重大变革。我国的国情和电力工业发展的固有特点决定了:采用超导电力技术解决传统电力工业发展的瓶颈问题,是电力工业发展的必由之路。文中介绍了高温超导材料和超导电力技术的发展现状,展望了超导电力技术的发展趋势和应用前景,最后指出了我国在发展超导电力技术方面应重点研究的课题。

超导技术在未来直流输电中的应用(英文)

随着环境压力日益增长,人们已经认识到需要大力发展可再生能源。在不远的将来,可再生能源将成为电网中的主要一次能源来源。由于可再生能源具有间隙性、波动性等特点,且发电机组特性与传统能源有很大差异,从而对以交流模式为基础的电网带来巨大挑战。研究分析表明,发展直流电网将是重要的解决方案和趋势。为此,超导直流输电将有可能成为未来直流电网的一种有前景的输电方式。本文介绍了国内外在超导直流输电方面的研究进展和近期有关发展计划,并讨论了超导直流输电技术发展的瓶颈问题和技术挑战,同时探讨了未来发展超导直流输电技术的主要努力方向。

临界电流密度的尺寸效应及其对高温超导磁体稳定性的影响

该文讨论了引起银基高温超导体带材的临界电流尺寸效应的两种物理机制；其一是弱连接使得自场作用下的超导体的临界电流减小从而表现出Ｊｃ的尺寸效应；其二是基体诱发的织构较容易在基体与氧化物界面形成而导致的尺寸效应。第二种物理机制导致的尺寸效应其实质是电流密度的分布在超导体内是不均匀的，在此基础上，讨论了这种电流不均匀分布对超导体稳定性的影响。结果表明：采用多芯的复合导体结构对超导体的稳定性是有利的．

高T_c氧化物超导体应用子4.2K强场磁体的稳定性问题的研究

高Tc氧化物超导体应用于4.2K强场磁体的可能性使得对其磁热稳定性问题的研究显得十分重要。本文以Bi-2212为例,分析了Bi-2212超导体的绝热稳定性,动态稳定性、磁通跳跃场、自场磁通跳跃稳定性及临界长度,并将它与NbTi的相应参数进行了比较.结果表明,Bi-2212具有比NbTi优越得多的稳定性,并且它总是内稳定的。