先进抽水压缩空气复合储能技术

储能技术的创新突破成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的必经之路,是实现“碳中和、碳达峰”目标的重要举措。为此,西安交通大学“先进物理储能技术”研究团队创新性地发明了新型抽水压缩空气复合储能技术。该技术采用空气和水作为混合工作介质,利用水力机械设备和空气透平作为系统的复合做功设备,实现储能介质高效等温压缩/膨胀。相比于传统压缩空气储能技术,新型气液复合空气储能技术具有响应快、效率高、投资成本低等优点。团队通过10余年的攻关研究,完成了关键设备与储能系统的性能表征、时域特性研究、流体机械关键共性技术集中攻关、空气储能技术全寿命周期性能评估软件的研发及应用,研究成果可为气液复合压缩空气储能技术的规模化推广应用提供坚实的理论与数据支撑。

“长时储能技术研究”专题特约主编寄语

“双碳目标”的提出是中国主动应对全球气候变化的关键举措。“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期。中国已经全面开始了能源绿色低碳转型,推动电力系统向适应大规模高比例新能源方向演进。在此基础上,储能技术成为了实现能源转型的关键环节。随着全球对可再生能源需求的增加,如何有效地存储和管理这些不稳定、间歇性的能源成为了一大挑战。长时储能系统通过将过剩的电力转换为化学能、机械能或热能等形式进行存储,然后在需要时释放回电网,为解决这一问题提供了可能。

新型电力系统长时储能技术综述

随着未来我国电力系统中可再生能源渗透率的提高,系统稳定性将应对更加严峻的挑战。长时储能技术在电力系统中起到平衡电网需求、提高电网稳定性、促进可再生能源的消纳、推动绿色低碳发展等作用。长时储能在系统的电源侧、电网侧、负荷侧都有着广泛的应用,对我国新型电力系统的发展意义重大。首先,介绍了目前新型电力系统的特点以及发展趋势,分析长时储能技术在新型电力系统中所具备的支撑作用;其次,分别总结了压缩空气储能、锂离子电池储能、液流电池储能、熔盐储能、氢储能5种长时储能的技术原理及路线、现有的示范应用项目及未来发展趋势,分析了各种长时储能技术的优势和不足;最后,对新型电力系统中长时储能技术未来的应用前景进行了展望。

新型储能技术进展与挑战I:电化学储能技术

新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成与规划3个部分,对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析,并进一步探讨了储能集成、安全、规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第1部分为电化学储能技术,重点对锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池和水系电池的技术与工程的相关成果进行了综合分析与讨论。电化学储能技术具有灵活配置的特点,可以满足不同功率和能量的应用需求,锂离子电池技术的成熟度最高,在储能市场占有主体地位,未来进一步发展集中于系统集成和安全技术方面,以推进更大规模的商业化应用。其他一些尚处于基础研究阶段的电池技术也展现出了巨大的发展潜力,比如:固态电池具有更高的安全性,钠离子电池具有优越的低温性能,液流电池具有较长的循环寿命等。

新型储能技术进展与挑战Ⅱ:物理储能与储热技术

新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成与规划3个部分,对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析,并进一步探讨了储能集成、安全、规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第2部分为物理储能与储热技术,重点对物理储能与储热技术中的压缩空气储能、飞轮储能、重力储能、相变储热、热化学储热和卡诺电池技术与工程的相关成果进行了综合分析与讨论。总体而言,物理储能和储热技术大多具有使用寿命长、安全性高的特点,且在能量转化过程中自身多具有转动惯量,属于电网支撑型的储能技术,可满足从大规模长时储能到高功率快速响应的不同需求。在新兴的物理储能和储热技术中,重力储能和卡诺电池的相关技术显示出良好的发展前景。

新型储能技术进展与挑战Ⅲ:储能集成技术、安全技术和系统规划调度

新型储能日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能。与之相应,新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成技术、安全技术和系统规划调度3个部分,对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析,并进一步探讨了储能集成技术、安全技术、系统规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第3部分为新型储能技术进展与挑战,重点对储能集成技术、安全技术和系统规划调度中的高压级联技术、构网型储能技术、数智化和数字孪生技术、分布式温度监测技术、浸没式液冷技术、高效的优化算法等技术进展进行综合分析与讨论。

风电+储能技术的应用

在详细分析各类储能技术的优缺点与适合当下商业化应用的储能技术的基础上,介绍了风电+储能系统的并网结构,重点阐述了其在目前风力发电系统项目建设中的应用。风电+储能系统可以有效改善风电性能,提高风电利用率,有力推动能源可持续发展,成为早日实现双碳目标的必要手段之一,并对其发展趋势做了预判。

飞轮储能技术在可再生能源系统中的应用及其优化策略

在低碳环保时代背景下,人们对能源再生系统的使用有了更高要求。飞轮储能技术具有低碳环保、使用寿命长、安全稳定等优势,其在可再生能源系统中的应用能够有效推动我国中国式现代化发展。本文主要分析飞轮储能技术在可再生能源系统中的应用及其优化策略。首先,介绍了飞轮储能技术在可再生能源系统领域中的应用优势。其次,探讨了飞轮储能技术在可再生能源系统领域的基本算法,包括基本原理及技术分类。最后,提出飞轮储能技术在可再生能源系统的优化策略,以期为可再生能源系统升级与优化做出有益参考。

全球新型储能技术发展态势分析

在落实“碳达峰、碳中和”目标过程中,储能对支撑以新能源为主体的新型电力系统负荷平衡起到重要作用,新型储能技术因建设周期短、选址灵活性高、调节能力强等优势受到更多关注。对比梳理了美国、欧盟、日本等主要国家/地区新型储能技术战略规划布局情况。针对新型储能技术中锂离子电池、钠离子电池、液流电池、金属空气电池、压缩空气储能、重力储能六大技术方向,利用文献计量和专利计量方法深度挖掘分析了国内外在该领域的前沿主题与创新能力。结果显示,中国在新型储能技术领域研发创新能力整体较强。从论文成果统计来看,中国在该技术领域发表超过70000篇论文,位居全球首位,占全球发文总量的53.5%。从专利成果统计来看,中国是2020-2022年间新型储能领域最重要的专利技术来源国,发明专利及高价值专利申请数量占比均超过全球80%以上,但高价值专利产出率略低于全球平均水平。

新型储能技术进展及应用分析

对新型储能技术进展与应用情况进行了综述。通过分析现阶段国内外储能技术发展情况,梳理了机械储能、电化学储能、电磁储能、储热技术、氢储能科研方面的进展情况,对比了不同储能技术的效率、优缺点与应用场景,总结了2023年我国储能行业的发展情况,为新能源行业的工作者提供参考。

基于储能技术的复杂有源配电网供电可靠性分析

分布式发电设备经过有效布局和调度可降低资源浪费,但传统方法存在布局不合理、调度效果差等问题。为此,提出基于储能技术的复杂有源配电网供电可靠性分析。首先分析分布式储能技术的基本原理,以电荷状态评价储能系统的电流剩余电量;在负荷点指标加权运算下确定电力系统中各项指标值,获取有源配电网运行过程中负荷的具体变化,简化馈线区可靠性参数,采用蒙特卡罗法抽样各层样本,运算出系统可靠性指标的期望值,确定有源配电网故障分区,根据孤岛随机变量获得系统概率可靠性指标,实现对有源配电网可靠性的全面评估和分析。实验结果表明:所提方法能够模拟电网实际运行状态,评估准确性较高。

电化学储能技术研究现状

电化学储能技术可以优化电力系统配置,改善电力供应质量。阐述了铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、钠离子电池、液流电池、浓度差电池等电化学储能技术的发展现状并对各种电化学储能技术未来发展的趋势进行了展望,为电化学储能技术的发展提供参考。

我国储能技术发展的省域差异及其影响因素——以全国装机排名前五省份储能专利为例

我国各地区的经济发展、科技发展基础差异较大,为探究影响储能科技发展的相关因素,以近年国内储能装机规模居前5位的省份,即山东、宁夏、广东、湖南、内蒙古为研究对象,利用其2001—2021年储能发明专利数作为被解释变量构建回归方程进行定量分析。结果表明:R&D经费促进储能发明专利数快速上升,储能发明专利数、技术市场交易额、R&D经费投入、风电光伏发电量初步形成互相促进的良性循环;五省份的储能发明专利数在2010年以后以较快速度增长,特别是经济总量在全国居前列的广东和山东增长快速,从研发示范向商业化初期战略转型;按照各变量的影响程度,广东、湖南的储能技术发展可划分为科技促进型,山东属于科技交流促进型,内蒙古、宁夏属于电力输出促进型。基于研究发现,提出不同地区应基于自身实际情况采取有针对性的措施推动储能技术发展,同时各省份应加强合作,建立跨区域的技术交易市场。

新型电力系统下储能技术的应用场景及商业模式研究

“双碳”目标的提出,对现有的能源体系产生了一定影响,传统能源体系需要向清洁、低碳方向进行转型与升级。储能技术是能源体系转型的重要支撑,能够进一步规避间歇性能源对电网的冲击,提高电力系统的经济性与安全性,提升电网运行的可靠性。针对新型电力系统下储能技术的应用场景及商业模式,结合当前能源发展要求与方向,深入探讨了储能技术的分类和特性,分析了储能技术在发、输、配、用电领域中的应用场景,并提出现阶段及未来可行的储能商业模式,从而推进电力行业绿色低碳高质量发展,确保能源体系转型下电网的安全稳定运行。

相变储能技术及其交能融合应用

相变储能技术是推动“双碳”目标深入实施的关键技术之一。随着交通与能源融合发展的不断推进,相变储能技术在交通领域中的应用日益广泛,也受到了越来越多的研究者的关注。本文对相变储能技术进行了系统分类,包括相变储热技术和相变储冷技术;分别介绍了相变储热材料及其优化技术和相变储冷材料及其优化技术,包括增大热导率、降低过冷度、抑制相分离、调控相变温度;总结了相变储能技术在冷链运输、电动车以及航空航天领域中的综合应用与创新,包括相变材料在冷藏车围护结构、储冷板、制冷机组、电池热管理系统、供冷/热系统以及深空探测热管理系统中的应用。最后对相变储能技术在交通领域实际应用中所面临的问题进行了较为全面总结和分析;指出研制高性能的相变材料、开发密封性好的封装材料、优化相变储能系统的储能效率是今后本领域研究者需要关注的重点。

基于储能技术的电力系统调度方法

传统电力系统调度能力滞后,而基于信息交换系统(IES)能提高电力调度能力。通过构建调度控制中心、运行中心和监测中心的调度系统提高了用户应用效率,并设计了微型电力储能装置,将电力系统中的电力能源管理器、各终端负荷、储能装置、变电站及其他模块相互结合,提高了能源分布式储能过程和电网联网的控制,并通过微电流计算法(CES)构建数学模型,使电力系统调度能力大大增强。通过实验数据表明,该研究设计硬件最高监测精度可达97.3%。

储能技术在新能源电力系统中的应用

在新能源电力系统中,储存技术作为一项重要组成部分,通过对其进行科学运用可以缓解再生能源波动性与间歇性带来的问题,确保新能源电力系统运行期间的稳定性。对此,在如今的发展中,需要结合现代化科学技术,对新能源电力系统运用期间的储存技术进行探究,实现与新能源电力系统之间的充分融合,进而为新能源的开发与运用提供充分助力。

略谈储能技术在光伏发电系统中的应用

在经济社会不断发展和人们用电需求日益提升的背景下,光伏发电因环保和可再生的优势迅速发展。将储能技术应用于光伏发电系统,可以解决波动性较大的问题,显著提升光伏电站的稳定性与可靠性。本文基于光伏发电系统的基本概述,对不同储能技术进行了细致阐述,并从电力错峰、质量控制、负荷转移等方面入手,探讨了储能技术在光伏发电系统中的实际应用情况,同时对其未来发展趋势进行了展望,以供相关人员参考。

储能技术在电力系统智能微网中的应用

随着分布式能源与智能电网技术快速发展,储能技术已成为实现电力系统可持续发展与智慧用电的关键技术之一。电力系统智能微网作为新型先进电网形式,通过协调整合分布式能源、负荷和储能资源,实现高可靠性、高效率的能源供应和使用。为推动智能微网与储能技术在电力系统中的广泛应用,本文针对储能技术在智能微网中的关键问题与应用难点进行了探讨,提出了从加强技术创新、完善政策支持到建立规范体系三个维度的解决思路。希望能为电网企业规划部署智能微网与储能项目,推动电力体系转型升级提供参考借鉴。

储能技术在光伏发电系统中的应用研究

随着我国可持续发展战略、碳达峰、碳中和的提出,太阳能、地热能、风能等清洁能源逐渐受到人们的重点关注,光伏发电技术作为一种典型的新能源应用技术逐渐在市场上占据较高地位。与此同时,光伏发电系统存在间歇性、波动性等问题,容易引起弃光问题,人们开始尝试在光伏发电系统建设中引入储能技术,以此提升对太阳能的消纳水平,减少资源浪费。文章简要概述了储能的主要类型,重点分析了储能技术在光伏发电系统中的应用,并针对瓜州北大桥50 MW光伏电站配套10 MW/20 MW·h储能系统展开了具体研究。