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。

面向可再生能源消纳的电网侧混合储能优化配置方法

混合储能目前是一种较为高效的能量存储方式,对于新能源消纳作用极大,大规模投建储能装置有助于提高可再生能源并网的比例,助力“双碳”目标的实现。然而,储能投建成本较高,盲目配置储能将导致大量资金的浪费,如何根据可再生能源的消纳需求来正确配置储能成为了急需解决的问题,需要综合考虑可再生能源的消纳效果以及储能配置的经济性,真正做到“好钢用在刀刃上”。本文提出一种两阶段的储能优化配置方法:第一阶段,对电力系统进行运行模拟,确定最优储能选型方案;第二阶段,充分考虑源测、网架和负荷的灵活调节能力,建立储能的优化配置模型,以最小化投资成本和弃风弃光率为目标,全面考虑发电侧、输电侧和负荷侧的灵活性资源,得到切实可行的储能选址定容方案。通过对算例仿真结果分析得知,本文方法可促进可再生能源消纳,大大缩减投资成本。

基于飞轮储能技术的可再生能源发电系统广义动量补偿控制研究

提出一种利用飞轮储能装置调控可再生能源发电系统的方法,用于解决系统的能量补偿问题;同时,将广义动量概念引入电力系统,通过建立飞轮储能系统和可再生能源发电系统的广义动量模型,提出广义动量补偿控制方法。将飞轮储能装置接入可再生能源发电系统的电压中枢点,实时检测电压中枢点母线电压、飞轮角速度,计算发电系统等效惯性参数和飞轮储能装置瞬时动量;计算可再生能源发电系统相对于标准状态的动量增量;对飞轮角速度进行调节,使飞轮储能装置的动量增量等于可再生能源发电系统的动量增量。该方法不仅能实时计算电网能量的不平衡程度,对该电网系统进行快速、准确补偿,而且该装置运行寿命长,对环境无污染,可广泛应用于太阳能光伏发电系统、风力发电系统和海浪能发电系统等。

基于灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统规划运行协同优化

提出一种包含灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统,并提出一种考虑极端运行工况的规划运行多阶段协同优化方法,第1阶段以最小化净负荷为目标,优化混合系统中风电与光伏的容量;第2阶段在正常运行、极端全充电、极端全放电3种典型工况下对联合储能系统进行容量运行双层协同优化。上层规划模型以平准化储能度电成本最小为目标优化储能容量,下层调度模型以功率偏差最小为目标优化储能系统运行策略,并采用元启发式优化算法和混合整数线性规划进行求解。研究表明:1)考虑极端全充电和全放电运行工况时,储氢系统的容量配置灵活性可以使系统更经济地应对极端工况,体现了氢储能的优越性;2)基于联合储能的混合可再生能源系统比单一储能系统具有更高的经济效益,其平准化储能度电成本相较于氢储能降低了3.97%,相较于蓄电池储能降低了8.25%;3)相比于基于运行规则的容量优化方法,该文提出的规划运行多阶段协同优化方法使系统平准化储能度电成本降低了13.7%。

基于可再生能源与储能耦合的建筑能源规划与利用

储能是可再生能源创新应用的支柱技术。“双碳”目标背景下,储能技术解决了可再生能源应用的技术困扰,并在削峰填谷、稳定能源供应中发挥作用。本文首先介绍了建筑能源供应系统的特征,其次分析了能源长期规划利用可能存在的问题,最后着重对比了不同储能技术的优劣势,并介绍了电池储能、氢储能及多种混合储能的具体应用。通过不同耦合方式的比较及储能技术的持续优化,将有助于实现能源结构转型,为建筑能源优化提供有效参考。

基于可变可再生能源和储能的微电网运行随机优化

将可变可再生能源(VRES)和储能系统(ESS)应用于微电网(MG)有利于提高电力系统供电的可靠性和经济性,但由于VRES出力的不确定以及ESS的运行状态给微网调度带来挑战。基于此,提出一种采用VRES和ESS微电网运行多阶段随机规划模型,分为短期模型和长期模型。短期模型采用来自每6 h更新一次的预测信息,而长期模型则考虑超出预测范围的存储能量值。采用随机对偶动态规划(SDDP)和马尔科夫链求解该模型,结果表明,对于VRES发电和ESS程度高、可调度发电能力有限的系统,考虑短期和长期不确定性具有很大的必要性。

含储能接入的三相配电网分布式可再生能源可调度域建模与计算

分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)发电可调度域用于定量描述电力系统适应DRE发电不确定性的能力。目前可调度域的相关研究聚焦于采用单相模型描述输电系统,鲜有讨论具有高阻抗比与三相不平衡特性的配电网,亦未计及储能系统广泛接入所带来的影响,因此难以准确地应用于新型配电网分析。针对上述问题,该文建立了含储能接入的配电系统可调度域数学模型,充分考虑了配电网相间耦合与三相不平衡特点以及储能系统的充放互补特性;采用凸包松弛和多面体外近似重构配电网交流潮流模型,并通过凸包络近似替代处理储能的互补松弛约束,得到配电网可调度域的多面体外近似模型,从而由自适应约束生成算法构建其线性边界。算例仿真结果表明所提出模型能较好地适应含储能接入的三相配电网可调度域分析,并验证了所提出方法的结果准确性与计算效率。

可再生能源富集区域计及条件风险价值的储能优化规划

新型电力系统双碳目标建设背景下,可再生能源富集区域与负荷中心在时空分布上的不均衡加剧了电网侧储能配置需求。针对可再生能源富集且规模化外送地区的储能优化配置问题,计及可再生能源出力、负荷不确定性导致的可再生能源外送通道利用率不足以及储能投资风险,建立储能选址定容优化规划模型。模型采用K-MILP场景聚类的条件风险价值度量上述不确定性导致的风险成本,表征系统净投资成本超过某一置信水平条件的尾部风险,并计及网架约束对可再生能源就地消纳及外送的影响;最后,将该模型转化为混合整数线性规划模型。算例结果表明,在储能优化规划中计及对储能投资风险的合理度量,有利于减少可再生能源出力极端场景导致的储能投资尾部风险,经济提升可再生能源本地和外送消纳能力。

考虑可再生能源波动性的储能电站系统容量配置策略

风力能源、水利能源、太阳能等可再生能源目前在社会上的运用越加重视,可再生能源在存储过程中受时效、季节、天气等的影响,波动性强。论文以黑龙江桦川储能装备实证风电项目为例,通过考虑可再生能源波动性的储能电站系统,容量配置基本原则和设计方案对可再生能源波动性的储能电站系统容量配置原则进行了具体的研究分析。

计及可再生能源不确定性的储能系统优化配置方法研究

为减少配电网的功率损耗,提升系统的可靠性和灵活性,提出了计及可再生能源不确定性的的储能系统多目标优化配置方法。首先,通过概率密度函数对光伏、风电等可再生能源的不确定性进行了分析,并基于可再生能源的不确定性构建储能系统优化配置模型;其次,提出改进海鸥优化算法求解优化配置模型,通过引入Logistic映射模型、非线性移动系数和局部收敛挖掘算子以克服传统算法中早熟收敛和局部最优问题;最后,在IEEE 14节点系统中进行案例分析。案例分析结果验证了所提模型的可行性和所提算法的有效性,配电网运行的可靠性和灵活性得到了有效的提高。

可再生能源混合储能优化配置研究

当今时代,可再生能源的研究和利用越来越重要。光伏发电、风力发电是可再生能源发电最主要的两种方式,但是由于这两种发电方式在时间上和空间上具有很大的不确定性,所以储能系统的应用与研究对减小弃光、弃风率有着极其重要的意义。文章考虑到外部电能供应,并把混合储能系统作为一个整体后,建立了考虑外部电能供应的风光发电混合储能系统,并以该系统模型为基础,以全天运营总成本最小为目标函数,利用粒子群算法进行了混合储能系统、外部发电装置的功率分配,得到了功率分配结果,验证了储能装置在提高光能、风能消纳率方面的作用。

浅谈氢储能技术及其在可再生能源发电储能中的应用

风力、光伏发电等可再生能源的广泛应用给我国的能源系统消纳提出更高要求,而将氢储能技术引入其中有利于扩大能源容量,延长其调节周期。本项目以49.5MW风场为基础开展风-氢储能示范项目,完成氢储能系统建设,并在制氢技术、储氢技术以及氢发电技术的应用下提高发电效率,为项目经济效益提供保障。

可再生能源系统中电池储能的特性与优化措施研究

在国家倡导低碳节能、清洁环保的背景下,可再生能源得到广泛应用,可再生能源系统也不断发展完善。在可再生能源系统中,电池储能技术是一项关键技术,电池储能特性、寿命等直接影响系统的运行。为此,本文以锂离子电池为研究对象,运用文献研究法对可再生能源系统中电池储能的特性与优化措施展开探究分析,旨在进一步优化可再生能源系统的储能功能,提高可再生能源系统的经济性。

可再生能源发电中的电池储能系统综述

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。文中简要介绍了锂离子、钠硫和全钒液流3种新型蓄电池技术的特点、应用现状和有待解决的关键技术。重点分析了可再生能源发电中电池储能系统的构建方案,包括配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成。总结了储能系统在可再生能源发电中的应用现状,指出了电池储能系统构建及运行需要关注的问题。

可再生能源大规模制氢及储氢系统研究进展

可再生能源大规模制氢及储氢系统是在新型电力系统背景下实现氢能与可再生能源深度融合的重要途径。主要介绍可再生能源大规模制氢及储氢系统的类别、结构组成,分析了发电侧资源特性、制氢/储氢技术特性和用氢侧需求波动特性,重点分析国内外可再生能源综合利用系统仿真软件研发现状以及系统控制策略优化、制氢/储氢容量配置优化和技术经济性优化等模型研究热点问题。

超导储能技术在可再生能源中的应用与展望

超导储能系统直接将电磁能存储在超导磁体中,无须中间转换环节,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在可再生能源领域具有重要的应用价值。总结了超导储能系统在可再生能源领域的研究现状,将其在可再生能源应用的研究归纳为如下几个方面:解决可再生能源的波动性及其引发的频率稳定性问题,解决暂态功率失衡引发的电网稳定性问题,解决可再生能源发电设备的故障穿越问题,以及解决与其他超导电力装置协同控制问题。详细介绍了超导储能系统在这些方面应用的基本原理和实现方法,评估了其技术成熟度和经济性,介绍了其典型应用案例,指出影响其未来发展的核心关键技术,并对其未来的发展进行了展望。

储能对大比例可再生能源接入电网的调频价值分析

储能可以缓解高比例可再生能源接入电网对电力系统规划、运行等带来的一系列影响。针对高比例可再生能源接入条件下大电网的频率控制问题,分别对储能在改善系统暂态频率稳定性以及改善系统一次和二次调频方面的价值,提出储能需求判据和容量配比分析方法。储能配置的大小与可再生能源接入比例、在线常规电源提供的转动惯量大小、系统暂态频率最低值等因素有关,针对高比例可再生能源引起的系统波动性问题,可以通过配置一定的储能跟踪系统净负荷1 min、10 min波动幅度,改善系统频率控制性能。

含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置

广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、势能和电能等的可控负载。针对含有高渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题,提出了广义储能配置的二层优化模型。根据所提方法,外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案,内层根据动态规划算法得到广义储能的最优运行策略,通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义储能容量优化配置,并在IEEE 33节点配电网中对提出的方法进行验证。仿真计算结果表明,在高渗透率可再生能源条件下,所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源,显著减小固定储能配置容量,降低系统的运行成本。

考虑电池储能系统荷电状态的近海可再生能源综合发电协调控制

近海可再生能源综合发电系统融合近海风电、波浪能发电以及潮流能发电于体,其输出功率具有较大的随机波动特性。为减小功率波动对电网的不利影响,采用电池储能对综合发电系统的输出功率进行平滑。在此基础上,考虑电池的荷电状态,提出了在防止电池过充过放的同时尽可能保持系统输出功率平稳的协调控制策略。当荷电状态维持在正常水平时,通过电池的充放电控制平抑功率波动;当电池发生过充电时,通过风电和潮流能机组的超速与变桨距协调控制,降低发电机侧输出功率;当电池发生过放电时,通过降低网侧输出功率设定值使电池恢复到正常工作状态。算例结果验证了上述方法的正确性和有效性。

可再生能源发电及智能电网储能技术比较

储能技术是突破可再生能源大规模开发利用瓶颈的关键技术,是智能电网的必要组成部分。在储能市场商业化雏形阶段,系统性的比较分析各类储能技术的性能特点,为未来市场发展提供筛选技术路线的框架基础至关重要。本文阐述了储能技术在可再生能源发电和智能电网中的作用,对物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能)、电化学储能(二次电池、液流电池)、其它化学储能(氢能、合成天然气)等储能技术进行了系统的比较与分析,最后提出储能技术的发展趋势。