工匠精神融入储能电化学课程的探索

工匠精神是一种培养学生的爱岗、敬业、专注、创新和精益求精的职业精神,高职院校作为培育技能型人才的平台,应把学生工匠精神的培育放在首位。本文先以储能电化学课程中“锂离子电池电化学测试”实操项目内容为例,分别从教学目标、课程教学和课程考核3个方面对该项目教学过程进行探索,创新新时代下具备工匠精神的高素质技能型人才培养方式改革。

计及功能性衰减的独立运营模式下电化学储能容量配置研究

电化学储能(electrochemical energy storage,EES)内部的多种功能性老化行为是影响EES规划决策以及经济性评估的重要因素。针对独立运营模式下EES同时参与电能量和调频市场的容量配置问题,首先提出计及功能性衰减的EES两阶段容量优化配置决策模型。第一阶段模型以EES期望寿命周期内收益最大化为目标进行EES容量优化配置;第二阶段模型考虑EES寿命和功能性老化行为约束,以日运行利润最大化为目标优化各运行年内EES运营决策。然后采用多参数规划理论方法对两阶段模型进行联合优化求解,以获得独立运营模式下EES的配置容量及其期望寿命。最后通过算例仿真分析了EES的功能性老化行为对其经济寿命及容量配置的影响,验证了所提模型和方法的有效性。

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。

电网侧大规模电化学储能系统应用及测试技术探讨——评《电网侧大规模电化学储能系统应用及测试技术》

立足新能源时代场景,电网系统的运行管理及供需关系出现了重大变化,一方面是风电、水电、光伏等电力生产方式的效能大幅提升,成为传统火电的重要补充部分,而随着新能源型发电规模的不断提高,必然导致电力生产结构衍变出更为复杂的形态,进一步造成电力系统调峰能力瓶颈。另一方面,在新能源技术的加持下,用电终端的类型、数量、场景等一再丰富(如纯电汽车),考虑到季节差异、气候差异。

专栏执行主编寄语新型电化学储能材料与器件

2021年7月国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,意见指出要坚持储能技术多元化,推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用,实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期,加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范.

电化学储能参与电网暂态功角稳定控制研究

针对电网传统紧急控制资源的日益匮乏,利用电化学储能功率控制的快速性与双向控制能力,研究将其应用于电网暂态功角稳定控制。首先推导了计及电化学储能的双机等值模型,基于扩展等面积定则分析了储能改善电网暂态稳定裕度的原理。其次,提出了一种考虑设备保护与系统保护动作时序差异的储能电站有效工作时长计算方法,改善了紧急控制储能的工作效率。提出了计及储能的基于性能代价比多类措施协调控制策略制定方法,兼顾紧急控制的安全性与经济性,为电网暂态紧急控制提供在线辅助决策支撑。进一步提出了储能电站全景监控系统架构,为实现储能电站与电网紧急控制系统的交互提供了技术实践思路。最后西北电网实际算例验证了所提方法的有效性与合理性。研究结论可为规模化储能与高比例新能源电网第二道防线的扩展与建设提供理论参考。

考虑过充/过放的电化学储能电站建模及故障特性分析

随着电化学储能的广泛应用,其已成为解决可再生能源并网问题的热门方案之一。然而,储能电站的充放电模式转换及不同的运行控制策略等,将导致电网故障特征更为复杂。为全面、深入地分析储能电站的并网故障特征,文中基于实际的储能电站拓扑结构和运行控制策略,建立了电化学储能电站仿真模型,模拟在常规充/放电、故障穿越、过充/过放等不同工况下储能电站的动态响应过程。在此基础上,明确了储能电站在常规充/放电和过充/过放场景下的故障特性差异,分析了产生差异的决定因素。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台完成了所建模型的功能性验证,研究结果为了解储能电站的工作原理、研究储能电站的并网控制策略及保护方案提供了借鉴。

大规模电化学储能系统故障监测与诊断研究综述

随着电化学储能系统规模增大,电压等级不断提高,提高储能系统故障监测与诊断的灵敏度和精确性,实现故障早期预警和隔离,成为国内外众多学者的研究热点。该文围绕大规模电化学储能系统的状态监测与故障诊断,从典型故障及其状态变量响应特性、在线监测与多维传感、故障诊断与辨识方法等3方面对国内外电化学储能系统的故障监测与诊断研究现状进行总结分析。首先,对热失控和绝缘故障等典型故障特征进行梳理。随后,分析气体传感器和光纤光栅传感等多种原位在线监测方法在电化学储能系统中的应用现状和优缺点,探究多维传感应用于大规模电化学储能系统的可行性。总结基于模型方法和数据驱动等非模型方法的多种故障诊断方法及其局限性。最后,对当前研究面临挑战、需要解决的关键问题进行分析。

碳中和目标下电化学储能技术进展及展望

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,分析了它们在适配大规模储能时所面临的挑战,展望了其未来应用前景和发展趋势。最后指出,电化学储能技术应朝着“高性能、高安全性、低成本”的方向发展。

新能源产业链构建:光伏发电-电化学储能-新能源汽车

以高速路网光伏发电-电化学储能-新能源(电)汽车全产业链为基础,描述未来新能源生态体系的构筑蓝图:①在供给侧,探讨全面普及清洁能源的战略布局,打造高速路网光伏超级电站,依托光伏发电全生命周期低成本的优势,直接为下游终端提供电力,大幅降低新能源应用端的使用成本,推动以新能源汽车为中心的下游产业扩张,减少传统能源消耗和碳排放,助推绿色发展;②在储能端,加速液流电池和液态金属电池等电网储能设备的应用以及以硅碳和三元材料为代表的高容量动力电池材料的规模化生产进程,统一电池和配套设施的制造标准,并借助互联网战略,建立电池全生命周期的监测、维护和回收利用网络;③在应用端,制定新能源汽车的全新制造标准,全面推行模块化的设计和生产,用可更换电池模组替代集成式电池模组,建设替代加油站的配套电池供应网络,提供电力接入和电池充电、更换、维护服务。另外,还简述了利用新能源产业中的弃风、弃光发展氢能源,以氢能作为当下新能源体系的补充。通过新能源产业上、中、下游的同步建设,希望在未来30年内打造一个供给端-储能端-应用端协同发展的产业链,逐步形成独立于化石能源的、包含光伏和风电等多种能源形式的新能源闭环生态体系,实现社会能源消费结构转型,助力“碳达峰、碳中和”战略实施。

适应电化学储能成本特性的电力市场机制设计

高比例新能源接入场景下,如何提高电力系统灵活性成为焦点问题。电化学储能可以提高新型电力系统的灵活调节能力,但其技术特性不同于常规市场主体,需要设计相应的市场参与机制。因此,根据储能充放电深度、充放电倍率与其老化成本的关系,提出一种适应储能参与的价差投标模式。该投标模式下储能可以申报不同工作状态以及不同放电深度下的成本,从而释放储能的深度充放电能力。考虑储能调频容量与荷电状态的耦合关系,建立了储能日前电能市场和调频市场耦合的市场出清模型。算例结果表明,所提机制可以充分反映储能的市场价值,促进储能资源的优化配置,提升储能的市场收益。

全球电化学储能市场分析与展望

储能是可再生能源的重要支撑,电化学储能因建设周期短、选址灵活性高、调节能力强等优势得到广泛应用。基于国际能源署(IEA)、彭博新能源财经(BNEF)、中关村储能产业技术联盟(CNESA)等机构数据,研究分析了2016年~2023年全球电化学储能市场现状,展望了2024年~2030年全球电化学储能的发展前景,研判了我国电化学储能出海面临的风险与挑战,提出具有针对性的对策建议。研究显示,亚太地区是目前和未来全球电化学储能的增长极,至2030年总装机预测将占全球的46%;2030年,中、美、德将是全球电化学储能新增装机的前三大国家,合计占比超58%。面对地缘政治局势紧张、绿色贸易壁垒、政策不确定性等风险,建议我国企业因地制宜,建立全球化与属地化运营体系,灵活应对市场变化与风险挑战。

电力现货市场下山东电化学储能电站净收益分析

总结山东电力现货市场下电化学储能电站的相关政策。通过分析储能电站的各项收益、费用,得出电化学储能电站净收益的计算公式。通过分析电站净收益与上网电量、度电价差、综合效率、采用“两充两放”运行策略的关系,研究典型工况下临界点度电价差。通过山东某在运100 MW/200 MW·h电化学储能电站案例分析验证了净收益计算公式的有效性。研究结果可以为优化电站运行策略、提高电站收益水平提供参考。

电化学储能系统并网性能测试的研究

对电化学储能系统并网测试技术进行了深入研究,针对储能电站并网的充放电响应时间、调节时间、充放电转换时间进行相关测试。首先对系统的硬件电路设计和软件设计进行介绍,然后分别对电化学储能电站的功率控制能力、充放电响应时间、充放电调节时间、充放电转换时间进行测试。对测试结果进行相关分析,可看出功率控制能力测量偏差及测量精度均满足国标要求,验证了所提出的储能并网特性测试技术方案的可行性。

基于蒙特卡洛法的电化学储能电站可靠性分析

在世界范围内,电化学储能(electrochemical energy storage,EES)呈加速发展态势,但EES电站的可靠性不够高,尚有很大提升空间,日益成为关注的焦点之一。在不断强化EES装备质量监督的同时,优化EES电站设计,选择适宜的直挂电压等级和机组冗余方案,会对整个EES电站可靠性产生很大影响。该文以组成EES机组的子模块为基本单元,基于行业统计数据,应用蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法,分析了EES机组及电站的可靠性。分析结果表明,在子模块总数及冗余数完全相同的条件下,直挂不同电压等级会对EES电站的可靠性产生显著影响。按当前子模块故障率平均水平计及离线检修的作业方式,采用直挂较低电压等级、较多EES机组并列的设计,EES电站有更高的可靠性,明显优于直挂较高电压等级、较少EES机组并列的方案;若需直挂更高电压等级,子模块故障率宜处于极低水平。文中还分析了EES电站不同冗余方案、检修周期及在线检修等对可靠性的影响,研究发现,对于大型EES电站,子模块冗余与机组冗余相结合,故障检修与长周期定期检修相结合,可明显提升EES电站可用系数。该文所得结论可作为EES电站优化选型和设计的参考。

2023年中国电化学储能行业市场前景及投资研究报告

2022年,中国电化学储能累计装机量达11GW。未来,随着分布式光伏、分散式风电等分布式能源的大规模推广,电化学储能累计装机量将继续增长。储能是指通过介质和设备,利用物理或化学的方法把能量存储起来,并且根据特定应用需求释放能量。可提高电力稳定性及能量可用性,也可以用于电网削峰填谷,减轻电网波动,还可以提高可再生能源利用效率。

电化学储能电站的系统故障监测与诊断分析

随着电化学储能电站规模的扩大,如何提高系统故障监测及诊断效率,实现对故障的早期预防及处理,成为国内外关注的热点。本文从电化学储能电站的常见故障入手,找到系统故障相关变量及影响因子,进而确定系统故障监测指标;之后根据不同故障类型及区域,选择合适的监测及诊断方法,最大限度降低系统故障造成的危害,为电化学储能电站的安全运行提供支持。

计及SOC影响的电化学储能系统低电压穿越控制策略

针对电化学储能现有低电压穿越控制策略未计及荷电状态(state of charge,SOC)动态特性导致其在低SOC场景下出现过放这一问题,设计并引入自适应调节系数来表征低电压穿越期间SOC对储能单元输出有功电流的影响,进而提出一种计及SOC动态特性与充放电状态的电化学储能系统低电压穿越控制策略。该控制策略基于并网规范的电压和频率要求,结合工程实际应用对自适应调节系数进行定量设计,使得系统故障期间储能单元输出的有功电流能够根据SOC大小动态调整。仿真结果表明,该控制策略在低SOC场景下能够有效限制有功电流输出,减缓放电速度,从而避免小容量、大放电倍率储能单元出现因SOC越限而退出运行的风险,并减小低电压穿越过程中多个储能单元之间的SOC极差。通过与传统的低电压穿越策略对比验证了所提策略的有效性。

电化学储能设备冷却液的性能要求及产品应用

近年来,电化学储能行业发展迅速,新增装机量快速增长;间接式液冷是目前电化学储能的主流温控冷却方案。本文分析了电化学储能设备对冷却液的性能要求,同时介绍了中国石化逆变器冷却液的性能特点及应用情况,为相关设备的用液选择提供参考。电化学储能通过电池完成能量的储存、释放与管理,主要用于新能源电力消纳、峰谷价差套利、电力系统调峰调频以及不间断电源等领域。近年来,随着能源结构向绿色低碳转型,电化学储能行业发展迅速,新增装机量快速增长。

电化学储能电站并网前安全风险评估的思考

[目的]从能源角度看,发展新质生产力的本质就是支撑清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型能源体系。新型储能是新型能源体系中不可缺少的一环,其中电化学储能的应用最为广泛,伴随着电化学储能产业快速发展和储能电站装机容量不断提升,国内外的电化学储能安全事故频发,电化学储能安全成为制约储能大规模发展应用的关键因素,因此有必要开展电化学储能安全风险评估,识别储能电站安全风险隐患。[方法]针对电化学储能电站并网这一重大节点,在储能电站并网前通过对设计资料、产品检验报告等资料的核查,系统性评估储能系统安全、储能电站站区安全、储能系统接入电网安全条件,核实储能电站是否满足并网安全要求,识别储能电站安全风险隐患。[结果]在此基础上总结出对于电化学储能电站并网安全风险评估的一套方法或标准,以此进一步丰富电力储能标准体系中安全环保模块,填补国内对于电化学储能电站并网前安全评估要求的空白。与此同时,规范电化学储能电站并网前安全风险评估的范围及内容深度,指导建设方、第三方等机构更加规范地实施并网前的评估工作,整体提升电化学储能电站并网的安全性。[结论]研究成果可指导电化学储能安全性评价,为电化学储能安全标准体系建设提供有价值的参考。