Battery Technologies for Grid-Level Large-Scale Electrical Energy Storage

Grid-level large-scale electrical energy storage(GLEES) is an essential approach for balancing the supply–demand of electricity generation, distribution, and usage. Compared with conventional energy storage methods, battery technologies are desirable energy storage devices for GLEES due to their easy modularization, rapid response, flexible installation, and short construction cycles. In general, battery energy storage technologies are expected to meet the requirements of GLEES such as peak shaving and load leveling, voltage and frequency regulation, and emergency response, which are highlighted in this perspective. Furthermore, several types of battery technologies, including lead–acid, nickel–cadmium, nickel–metal hydride, sodium–sulfur, lithium-ion, and flow batteries, are discussed in detail for the application of GLEES. Moreover, some possible developing directions to facilitate efforts in this area are presented to establish a perspective on battery technology, provide a road map for guiding future studies, and promote the commercial application of batteries for GLEES.

Evaluation and Analysis of Battery Technologies Applied to Grid-Level Energy Storage Systems Based on Rough Set Theory

Interest in the development of grid-level energy storage systems has increased over the years.As one of the most popular energy storage technologies currently available,batteries offer a number of high-value opportunities due to their rapid responses,flexible installation,and excellent performances.However,because of the complexity,multifunctionality,and wide deployment of power grids,trade-offs in battery performance exist,especially when considering economics,environmental effects,and safety.Therefore,establishing a comprehensive assessment of battery technologies is an urgent undertaking.In this work,we present an analysis of rough sets to evaluate the integration of battery systems(e.g.,lead-acid batteries,lithium-ion batteries,nickel/metal-hydrogen batteries,zinc-air batteries,and Na-S batteries)into a power grid.Specifically,technological properties,economic significance,environmental effects,and safety of these battery systems are evaluated on the basis of rough set theory.In addition,some perspectives are provided to promote the development of battery technologies for grid-level energy storage.

计及碳交易与需求响应的微能源网双层优化模型

该文在微能源网的基础架构上,以全年总成本最低为目标函数,结合碳交易与需求响应构建微能源网双层优化配置模型。结合区域环境数据与年度典型日案例分析,优化模型得到最优规划配置以及在该配置下的各设备最优日运行出力调度情况,相比基础模型提高了可再生能源装机容量并获得了更高的碳排放权收益,通过需求响应调整用户侧灵活可控负荷,在保证可再生能源的消纳能力的前提下,有效节省了总成本。算例结果表明,该模型能够使微能源网在保证系统经济性的同时促进实现减碳目标,对MEG的前期规划设计有重要意义。

基层治理中的双向压力型体制及其运行逻辑——基于H镇网格化管理的个案分析

压力型体制作为本土概念业已成熟,但现有研究大多关注上级压力下传的单一向度,忽略了压力型体制对基层服务需求的主动回应。H镇网格化管理的案例表明,在基层治理场域中存在双向压力型体制。这种体制以二重性的压力运行过程应对上级管理要求和群众服务需求的两大压力环境。通过自上而下和自下而上两种压力的对流与互通,分别回应了上下差异性任务需求,也让两侧压力环境分别实现了势能释放和能量互补。双向压力型体制的概念是沟通压力型体制经典框架和基层治理经验的中层理论,凝练了基层实现服管结合的有益经验,蕴含着我国基层治理的独特逻辑。

适用于弱电网的三电平并网逆变器模型预测控制

弱电网下并网逆变器的鲁棒性较差、谐波较大,而模型预测控制十分依赖系统参数,这限制了其在弱电网中的应用。针对以上问题,提出适用于NPC(二极管中点钳位)型三电平并网逆变器的数据驱动型V-MFPC(基于虚拟电压矢量的无模型预测控制)策略。首先通过不同的开关序列构造大量虚拟电压矢量,然后利用代价函数预选降低控制算法的计算负担,最后选择合适的开关序列寻优抑制中性点电压波动。仿真结果表明,所提策略能有效抑制中性点电压波动和并网电流谐波,并具有较好的参数鲁棒性。

机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法

三电平中点钳位型互联变流器,因其大容量、高电能质量等优势,已逐渐成为交直流混联配电网系统的主流能量变换装备。但其长期工作于大功率、时变负载、有限散热等恶劣工况,功率器件开路故障率高。同时,现有故障诊断方法多为单一机理或数据依赖,无法克服系统模型结构复杂、运行工况多变的难题,诊断准确性与快速性较差。为此,提出了一种机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法。首先,基于三电平变流系统的机理模型,结合神经网络观测器,构建机理-数据融合模型以提高故障诊断精度。随后,分析了电流残差量在不同器件开路故障后的变化轨迹,总结出电流残差故障特征表进行开路故障诊断。最后,实验与硬件在环测试结果验证了所提方法的有效性。

基于网格空间团的多级同位模式挖掘方法

针对传统的多级同位模式挖掘方法未考虑到实际数据分布的网格特性,且从全局到区域的多级模式挖掘框架会导致算法效率低下的问题,提出逆向挖掘多级同位模式的新框架.先挖掘区域同位模式,再由区域同位模式推导出全局同位模式,提出有效的剪枝策略提高挖掘效率.考虑真实数据集中数据分布的网格特性,定义实例间的网格邻近关系,提出网格空间团及计算网格空间团的新颖方法.在区域划分阶段,提出基于自适应网格密度峰值聚类的区域划分方法,基于2阶网格空间团的网格相似性来分配簇.在合成和实际数据集上进行大量的实验,验证了提出方法的有效性、高效性和可扩展性,在真实数据集上的剪枝率可以达到78%.

并联三电平光伏并网逆变器中点电压控制策略

针对光伏并网三电平逆变器并联系统的中点电位控制问题,传统的双调制波法无法保证开关周期内平均中点电流始终为零,从而无法有效消除中点电压的低频波动。为此,提出了一种基于改进双调制波法的中点电压控制策略。该策略通过对传统双调制法重构的调制波进行修正,在不影响并联系统输出电压的前提下保证平均中点电流始终为零,不仅可以实现中点电压的平衡控制而且具有良好的动态性能。实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

利用多层次网眼特征和VAE-PNN模型识别城市道路格网模式

作为道路网中普遍存在的显式模式之一,格网模式蕴含了丰富的城市空间格局信息,识别道路格网模式是实现自动化、智能化地图综合的关键前提。针对现有格网模式识别方法较少考虑多层次网眼特征,存在训练样本多样性不足等问题,本文提出一种基于多层次网眼特征和VAE-PNN模型的城市道路格网模式识别方法。首先,对原始路网数据进行化简;然后,设计了内部正交函数、格网形态描述和邻域相关关系的多层次网眼特征,进而利用变分自编码器(VAE)增强训练样本多样性;最后,借助概率神经网络(PNN)模型实现道路格网模式分类识别。试验结果表明,综合考虑多层次网眼特征能够准确识别不同类型、不同形态的道路格网模式,通过VAE样本增强有效提升分类模型性能和格网模式识别精度。

并网光伏系统中3L-T-type QZSI参与电网电压不平衡控制

针对传统逆变器在不平衡网压情况下工作时较难抑制输入电网有功功率振荡分量的问题,提出一种基于三电平T型准阻抗源逆变器(three level T-type quasi-Z source inverter,3L-T-type QZSI)抑制有功功率振荡分量的控制策略。从功率理论推导得到其并网的参考电流,实现并网有功功率恒定且以单位功率因数为目标的控制策略。即:使用二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)完成电压的正负序分离;再结合基于载波的电平位移脉宽调制(level-shift pulse width modulation,LS-PWM)技术,用以调节功率开关直通状态的占空比和叠加的平衡分量,实现直流侧电压控制和中点电压平衡。最后,在Simulink平台上模拟了电网电压不平衡情况,对间歇性能源不同出力情况进行了仿真,仿真结果表明,该策略可有效抑制间歇性能源的有功功率二倍频波动,有利于实现中点电位平衡和间歇性能源并网稳定运行。

面向多场景辅助服务的大规模电动汽车聚合可调度容量建模

大规模电动汽车聚合可调度容量是含电动汽车的虚拟电厂参与多层级多场景电力平衡辅助服务的重要技术指标之一。然而,现有电动汽车聚合可调度容量模型难以适应大规模电动汽车与省级电力调度中心互动场景。为此,文中从面向电力系统调峰、调频和调压多级多场景调控新视角,提出了数据驱动和机器学习相结合的双层聚类电动汽车聚合可调度容量建模方法。该方法通过构建电动汽车-充电桩广义储能单元的个体可调度容量模型,结合基于密度空间的聚类算法和改进的自组织映射深度聚类算法,有效地融合了电动汽车电量的时间分布和充电桩的空间分布特性,构建了面向调峰、调频和调压多场景调控的聚合可调度容量模型。采用了某省实际充电记录数据对提出的方法进行了验证,获得了“早间型”“中午型”“晚间型”等多种充电画像类型,实现了时空分布各异的电动汽车广义储能系统的自主聚合和省市级规模电动汽车参与电网不同辅助服务潜能的评估,并为聚合可调度容量的预测奠定了数据基础。

国网供应链运营中心两级数据管理体系构建及应用

通过梳理国网供应链运营中心数据管理及其运作的相关工作现状及存在问题,结合两级供应链运营中心运作及其数据管理体系在数据贯通及协同、取数逻辑与业务应用、底表关联与应用开发、数据管理及联动机制以及供应链数据质量管理等方面存在的挑战,提出了国网供应链运营中心数据管理的新思路、新模式、新技术和新场景,系统构建了国网供应链两级数据管理体系,具体涉及生成供应链统一业务数据资产目录、搭建国网两级数据管理及协同治理机制、设计供应链业务数据标准及其模型和开展供应链全过程数据可视化管理,并结合浙江电力“两金一款”业务场景进行了数据管理应用,以期为国网供应链运营中心两级数据管理体系构建提供理论依据及其管理实践提供创新方向。

基于安全距离和时空网格的交叉路口车辆防碰撞安全预警

为保证交叉路口车辆行驶不出现碰撞问题,提出一种基于安全距离和时空网格的交叉路口车辆防碰撞安全预警方法。将交叉路口划分为多个网格,利用路侧单元并根据车辆所占的网格数,初步判断是否存在两车共用同一网格的情况。若在某一时刻两车占用相同的网格则会发生碰撞,故依据交叉路口车辆防碰撞安全距离,计算交叉路口前车未启动、前车匀速驾驶、前车均匀减速驾驶三种工况的临界行驶安全距离,结合此距离,将预警级别分为黄、绿、红三级,进行分级安全预警。实验结果显示:采用所提方法后,交叉路口车辆均安全通行,能够降低交叉路口车辆防碰撞安全预警的误警率、预警虚报率,提高交叉路口车辆防碰撞安全预警精度。

市县级电网线损管理水平对标评价方法研究

为解决当前地区线损管理考评方式仅关注线损率指标的高低,而难以全面地评价电网企业线损管理能力优劣的问题,文章提出了一种市县级电网线损管理水平对标评价方法。首先,基于地区客观特征,应用聚类分析方法,对市县级对标群组进行科学划分;其次从电网结构、设备属性等5个维度,构建电网线损影响因素评价指标体系;最后,基于灰色关联分析计算地区线损综合评分,通过比较综合评分排名与电网实际线损率排名的差距,实现对同类地区电网线损管理水平的对标评价。

区域互联多电压等级直流电网运行控制系统

为了提高直流电网运行控制能力,设计了区域互联多电压等级直流电网运行控制系统。分析电网的单级接线和双极接线的运行状态,通过搭建换流器和逆变器完成系统硬件设计。在软件设计中,设定功率调制功能、定电流控制功能、定电压控制功能,通过确定两个地区间的交流功率变化实现功率调节,根据定电流控制原理得到传感器输出数值,以此实现定电流控制,结合直流输入功率实现定电压控制,达到直流电网运行控制的目标。实验结果表明,设计系统的控制结果与标准要求吻合度在95%以上,具有极强的控制能力。

基于滑模观测器的三电平风力发电并网逆变器无差拍优化模型预测控制

针对中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器系统,提出了一种基于滑模观测器的无差拍可优化有限控制集模型预测控制策略。为了降低电网电流谐波量及有功和无功功率的独立控制,采用了基于幂次函数的滑模观测器,实现对电网电压和耦合项进行实时性观测;以滑模观测器为基础,结合空间电压矢量位置信息,提出了基于电流无差拍的优化有限控制集模型预测控制,减少了控制计算量;通过基于中点不平衡电压补偿的性能代价目标函数,提高了控制系统的性能。仿真结果表明了该控制策略的可靠性和有效性。

九宫格思维模式在医院中层干部队伍培养中的应用研究

目的构建医院中层干部队伍九宫格培养模式。方法以文献资料分析、问卷调查方式对中层干部的绩效、能力和潜力进行盘点,以半结构式访谈方式收集资料,构建中层干部九宫格培养模式。结果明确了九宫格不同区域中的中层干部数量和特征。结论基于九宫格思维模式,提出有针对性的培养策略。

考虑源荷侧灵活性资源的风光消纳互动调控

针对大规模新能源并网导致电网调控的灵活性不足问题,考虑电网灵活性供需平衡,提出灵活性资源(FR)参与风光消纳的互动调控方法,建立规划—运行双层模型对风光消纳进行调控优化。规划层考虑FR改造成本与电压稳定性初步分配新能源安装位置与灵活性资源改造容量,运行层综合经济成本、灵活性缺失度及峰谷差值等指标协同调控源荷资源,通过混合种群迁徙算法进行多目标优化,筛选求解后的多样性方案反馈规划层,得到最优调控结果。最后,结合东北某实际电网进行仿真分析,结果表明合理配置多元化FR能改善电网的风光消纳能力及其调控灵活性,验证了所提方法的合理性和有效性。

NPC型三电平并网逆变器自适应模型预测控制

针对中点箝位NPC(neutral point clamped)型三电平并网逆变器模型预测控制中模型参数扰动导致的控制精度低的问题,研究了一种改进的自适应模型预测控制策略。通过在遍历寻优过程中迭代控制参数以估计误差最小值,识别模型参数扰动量来更新系统模型参数,同时对控制集的作用区域进行优化,并结合两步预测法来减小遍历寻优过程的计算量。通过仿真对所提方法进行了验证,结果表明该方法提高了系统的控制精度和响应速度。

考虑电网支撑能力的储换一体站容量优化配置

电动汽车换电站同时作为储能电站,既可实现经济获利,又兼顾电网支撑,但目前缺乏这种储换一体站的容量配置研究.为此,本文首先分析储换一体站工作模式及电价时段,构建一体站的运行模型;然后,基于用户出行模拟,建立电动汽车换电需求预测模型;接着,建立考虑全寿命周期收益和电网支撑能力的储换一体站容量双层规划模型,外层规划以全寿命周期总收益为目标,实现储换一体站的容量规划,内层规划以对电网支撑能力为目标,实现电池组充放电行为优化,内层获得最优充放电功率并返回外层,实现储换一体站容量最优配置;最后,在IEEE33节点系统上验证规划模型的有效性,为储换一体站建设提供理论支撑.研究结果表明:与其他储换一体站模式相比,储换一体站投资收益率提高1.51%~2.26%;基于双层规划的容量优化配置方法,在保证一体站经济性的同时,能够对支撑电网电压,使电压日方差降低20%;随着参与换电的电动汽车数量增加,一体站的经济性进一步提高.