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。

多类型灵活资源参与下的主动配电网电化学储能检修优化策略

电化学储能电站作为电力系统应对新能源并网问题、实现功率平衡的有效手段,其运维工作至关重要,亟需制定合理的检修计划。为提高电化学储能电站检修计划的经济性与可靠性,提出一种多类型灵活资源参与下的主动配电网储能电站检修策略。首先,搭建移动式储能、应急电源车以及变频空调集群在内的多类型灵活资源运行模型,为检修工作提供额外的功率支撑;然后,基于主动配电网系统运行约束与储能设备检修计划约束,搭建电化学储能电站检修多目标优化模型,并采用宽容分层序列法求解对应的最优检修方案;最后,基于IEEE 33节点系统进行了仿真分析,结果表明,所提策略可以兼顾设备及时检修需求与电网安全经济运行需求。

多应用场景下贵州电化学储能的商业模式研究

储能的发展对我国碳达峰、碳中和目标的实现,和新型电力系统建设具有重要作用,但受输配电价政策、成本、市场机制等因素影响,目前仍缺乏清晰的盈利和商业模式。本文基于最新的储能发展相关政策,结合贵州电力行业发展现状,对储能商业模式进行研究。提出健全电化学储能容量电费+电量电费价格机制等建议。

基于多利益方主体的配电网电化学储能系统商业模式研究

提出了一种基于多利益方主体的配电网电化学储能系统商业模式。综合考虑不同投资主体、维护主体和使用主体之间的需求和权责,对利益分配、租赁回收以及成本回收周期等问题进行研究,从而形成一种以"优势互补、合作共赢"为原则的新型商业模式。所提商业模式有助于储能系统发挥其经济效益,进而推动电化学储能系统在配电网中的商业化进程,实现优化能源结构、促进节能减排、达到可持续发展的目标。

青海省电化学储能政策建议及商业模式探索

为早日实现碳中和、碳达峰目标,我国大力发展新能源产业,弃风弃光率提升,而储能技术可提高可再生能源消纳比例,保障电力系统的稳定安全运行,是促进新能源产业发展的关键技术。“十四五”期间,对于解决我国青海省可再生能源消纳起着至关重要的作用。首先,本文从我国青海省电网电源的构成,储能产业发展现状,对目前限制新能源加储能发展的因素进行分析,对青海省储能项目政策进行解读,并分析了储能的多种存在形式,阐述了其在发电、输配电以及用户侧的重要作用,提出了第三方共享储能商业运营模式解决可再生能源消纳问题,充分发挥储能可灵活调节的特点,对储能参与电力辅助功能进行完善,分析其带来的经济性收益。同时,根据以上分析结合政策解读,以及青海省示范性工程取得成就,对青海省储能的发展提出建议,在电价改革方面迈出了新的一步,对推动制定合理的新能源与储能行业发展政策路径。

新型储能关键技术和商业模式

我国确定了加快建设新型电力系统和新型能源体系的战略部署,其中储能是推动新能源大规模高比例发展的关键支撑,将在推动电力系统转型发展中发挥重要作用。目前,锂离子电池、钠离子电池、超级电容、压缩空气、飞轮储能、重力储能、储热、储氢等新型储能技术不断发展,满足电网不同时间尺度应用场景的要求。高安全、大容量、低成本、长寿命储能技术是未来发展方向,其创新突破将带动全球能源格局革命性、颠覆性调整,而高效、灵活、可持续的商业模式是新型储能技术快速健康发展的核心推动力。因此,开展新型储能关键技术和商业模式研究,具有重要的科学价值与现实意义。

储能科学与工程电化学类新形态立体化教材建设与实践——以《电化学基础教程》为例

随着现代信息技术的发展,运用互联思维打造立体化教材已经成为高校教材改革的趋势。储能科学与工程作为新兴专业,面临着紧迫的教材体系建设任务。本文以《电化学基础教程》立体化教材的设计与实施为例,从解决教学问题的方法入手,提出了新形态立体化教材的建设路径和一些行之有效的建设方法。希望能为新形态教材改革提供有益思路。

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。

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。

电化学储能电站消防安全法律治理对策

电化学储能电站消防安全法律治理对策意在通过法律手段确保电站的消防安全,以防范各类不安全事件的发生。首先,针对电化学储能法律、相关法律问题及各项储能政策展开研究;其次,分析电化学储能的基本原理,并针对储能电站电能与化学能的循环转换方式,确定电化学储能电站的供能表现,从而有目的地进行消防安全监管;最后,确定消防安全法律存在的漏洞问题,并提出相应的治理及整改意见,一方面保障法律体系的完整性,另一方面确保电化学储能电站的消防安全。

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。

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。

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。

膨润土基功能材料在电化学储能中的研究进展

膨润土是一种储量丰富、廉价易得的天然黏土矿物,其主要矿物成分为蒙脱石(MMT)。MMT因独特的二维层状纳米结构、丰富的孔隙结构和高比表面积而具有良好的离子交换性能、吸附性能和离子传输性能,而且热稳定性、化学稳定性和机械稳定性优异。近年来,MMT因上述特性,特别是其固有的金属离子(Li^(+)、Na^(+)、Zn^(2+)等)传输特性,引起了电化学储能领域研究人员的关注并被广泛用于电化学储能装置的关键部件(电极、聚合物电解质和隔膜),展现出了良好的应用前景。本文首先概述了膨润土的结构及理化特性,然后详细综述了膨润土基功能材料在电化学储能装置(主要包括金属负极、锂硫电池正极、固态/凝胶聚合物电解质、聚合物隔膜)中的应用研究进展,在此基础上重点阐述了膨润土基功能材料在电化学储能过程中促进离子传输的作用机理。最后总结了当前膨润土基功能材料在电化学储能装置领域所面临的问题和挑战,并对未来的研究方向进行了展望,以期为今后设计开发膨润土基电化学储能功能材料提供有益指导。