Application research on large-scale battery energy storage system under Global Energy Interconnection framework

In the context of constructing Global Energy Interconnection(GEI), energy storage technology, as one of the important basic supporting technologies in power system, will play an important role in the energy configuration and optimization. Based on the most promising battery energy storage technology, this paper introduces the current status of the grid technology, the application of large-scale energy storage technology and the supporting role of battery energy storage for GEI. Based on several key technologies of large-scale battery energy storage system, preliminary analysis of the standard system construction of energy storage system is made, and the future prospect is put forward.

论青海省氨氢新能源产业发展

国家清洁能源产业高地建设是国家赋予青海省的伟大历史使命和重大发展机遇,也是青海省参与国家“双碳”征程的重要途径和直接体现,意义巨大。非连续性清洁能源的大规模、低成本及长时间储存与跨地域高效输运是青海省国家清洁能源产业高地建设面临的瓶颈难题。近年来,绿氨(NH_(3))在全球范围内被越来越多地认为是最佳储氢载体和理想零碳燃料,液态绿氨被定义为氢能2.0和清洁能源终极形态。非连续性清洁能源大规模制氢-绿氢大规模合成氨-液氨长时间大规模储存-液氨跨地域大规模输运-氨氢燃料综合应用构成的氨氢新能源产业模式是全球公认的最有希望突破非连续性清洁能源大规模应用瓶颈的途径之一。首先总结了青海省清洁能源产业发展现状,详细介绍了氨氢新能源产业路线及产业化进展,最后对青海省发展氨氢新能源产业面临的机遇与挑战进行了总结与展望。

基于“电-氢-电”过程的规模化氢储能经济性分析

在“碳达峰、碳中和”战略背景下,氢能的重要性不断提升。当前,基于“电-氢-电”过程的氢储能总体处于示范应用阶段,储能成本是其形成竞争力的关键,但是关于规模化氢储能平准化成本(LCOES)的针对性研究未见报道。本文首先建立氢储能LCOES模型,对25 MW规模的氢储能电站系统进行了定量分析,而后预测了未来场景下的LCOES水平。结果表明,氢储能系统LCOES为4.758元/kWh,初始投资中制氢系统占比最高(44.66%),运行成本中制氢成本占比最高(42.99%)。电价对氢储能成本有一定影响,其每下降0.1元/kWh,LCOES降幅8.18%。虽然提升发电效率难度较大,但对氢储能的经济性非常关键,其每提升10%,LCOES平均降幅11.88%~12.50%。制氢系统和发电系统设备价格同时下降10%可带来LCOES 6.06%的降幅。储能时长对LCOES的影响较大,尤其是在时长较短时。当储能时长在4~8 h范围时,每增加1 h时长可使LCOES平均下降0.394元/kWh。未来随着水电解制氢和燃料电池设备价格的下降及效率的提升,氢储能有望成为长时、长周期储能领域具有竞争力的技术路线。

规模化储能虚拟同步控制策略及其惯量分析

高比例电力电子设备无法为系统提供足够惯量,给电力系统带来巨大的挑战。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的储能系统可以参与电网频率调整,提高频率稳定性。重点分析VSG控制参数对含规模化储能的多节点系统的稳定性和惯量支撑能力的影响,给出规模化储能在不同系统惯量水平下控制参数的配置依据。首先,介绍VSG控制的原理和实现方式,并建立系统的状态空间模型。其次,分析同步电机的惯量响应过程,推导频率扰动事件下VSG需要提供的能量及对应的虚拟惯性时间常数。然后,建立含VSG控制储能的3机9节点系统仿真模型,利用模态分析法分析控制参数对系统稳定性的影响。最后,通过仿真验证储能的惯性支撑能力以及储能参数配置原则的有效性。

大语言模型在储能研究中的应用

在碳达峰、碳中和的大背景下,储能科学作为一门信息密集、多学科交叉的研究领域,迫切需要新研究方法以应对其日益复杂的难题与挑战。随着人工智能技术的快速发展,大语言模型在文本处理、信息收集与整合、图片与视频生成等领域取得了巨大的成功,其应用也在逐渐延伸至自然科学研究领域,并在提升科研效率等方面展现出了巨大的潜力,有望助力储能科学应对未来挑战。本文首先以ChatGPT为例,回顾了人工智能和大语言模型领域的重大进展,从社会生活和科学研究两方面分析了这些进展所产生的影响,整理了国内重点的大语言模型;然后结合储能领域的具体案例介绍大语言模型的基本概念及原理,并从信息处理、信息生成和系统集成三个方面详细探讨大语言模型在储能研究中的应用,凸显这一全新研究方法的实际效果与发展前景;最后结合具体时代背景,指出大语言模型与储能交叉研究的挑战与未来发展方向,并对这一新领域做出总结和展望。

蒙西地区规模化储能商业运行模式及风险分析

储能是新型电力系统实现高比例风光消纳的关键。作为国家重要能源和战略资源基地,内蒙古提出在国内率先建成以新能源为核心的新型电力系统。因此,研究适用于内蒙古地区的储能商业模式具有较强现实意义。为了全面比较各种现行储能商业模式在内蒙古地区的应用潜力,以蒙西地区为例,首先从技术视角分析了适用于蒙西地区的规模化储能技术路线、应用场景和配置原则;其次,结合蒙西地区电力生产、输送和消费特点,对目前国内典型的储能商业模式可行性及风险进行分析。研究表明:化学储能受自然条件影响较小,其中磷酸铁锂技术更适应当前电力系统储能规模化发展;短期内用户侧储能只有参与虚拟电厂聚合及参与需求侧响应才能获得盈利空间;合同能源管理模式和共享储能模式更加适用于现阶段蒙西地区规模化储能发展。本文研究能够为能源投资商的蒙西地区储能项目提供决策支持,也可为其他地区储能项目决策和开发提供参考。

大规模制氢与储氢技术现状及发展方向

“双碳”背景下,对风能、太阳能等可再生清洁能源的需求激增.可再生能源的波动性,是现阶段阻碍其有效利用的重要原因,将波动的可再生能源转化为氢进行存储是抵消这种波动性的有效途径.因此,分析大规模制氢及储氢方案的现状及挑战具有重要意义.阐述分析了化石燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢及工业副产氢气四种制氢方式,以及气态储氢、液态储氢、固态储氢和地下储氢四种储氢方式,详细讨论了它们的原理、应用与面临的挑战.研究认为,从水和化石燃料中生产氢气并储存在地下是目前最好的大规模生产和储存方式,利用咸水层等地下储氢构造进行大规模储氢具有广阔的发展前景.

基于GOOSE的新能源场站多级控制技术研究

随着大型新能源场站的加速发展和建设,常规新能源场站功率控制系统单一的通信架构设计及控制策略已无法满足大型新能源场站的调频和调压等控制需求。为解决上述需求,基于一种面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event, GOOSE)通信技术提出了“四层(集群控制系统层,场站主机层,场站从机层,场站单机层)三网(主机层网络,从机层网络,单机层网络)”的通信架构并说明了此架构的硬件构成及软件原理,并简要介绍了风光储协同控制软件逻辑。最后在某光伏场站进行了新型主从配置的主动支撑装置相关数据接入及功率测试。测试结果表明,此方案中场站层的主从配置功能可实现频率和电压的快速和有效支撑控制,试验结果满足国标要求。

3.5价全钒液流电池用电解液研究现状与展望

全钒液流电池因其固有的安全性、长达十年以上的服役寿命、适应大规模应用及易于回收利用等优势,作为最具应用前景的大规模储能技术得到空前发展,预计到2030年国内全钒液流电池新增装机规模将达到93 GWh。钒电池主要由电解液、电堆和输送系统构成,电解液成本占电池总成本40%以上,其低成本高效制备技术是钒电池大规模商业化发展的关键。钒电解液的主要制备方法包括化学还原法、电解法、溶剂萃取法和离子交换法等。化学还原法是以V_(2)O_(5)和钒酸铵为原料经化学还原制备获得电解液的,工艺成熟,但存在还原剂残留和原料成本较高的问题;电解法工艺流程短,但整体能耗高,电解效率低;离子交换法和溶剂萃取法通常以含钒浸出液为原料,无需经过钒产品制备环节,但流程仍较为繁琐,且难以直接获得3.5价钒电解液。总结归纳了近年来3.5价钒电解液的制备方法,概括了各种方法的原理、工艺流程以及优缺点,以期为3.5价钒电解液制备新技术的开发提供参考。

压缩空气储能地下人工洞室研究现状与展望

[目的]压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)是1种可大规模储存电力能源的技术,其规模仅次于抽水蓄能,储气装置是其重要的组成部分。国内外已投入商业运行的压气储能电站的储气装置多为盐穴、废弃矿坑等天然地质构造,大规模长时压缩空气储能有赖于更具经济性及广泛适用性的储气装置。[方法]人工地下洞室储气库较大程度上摆脱了压缩空气储能电站对于特殊地质条件的依赖,成为大规模建设长时压气储能电站的有力支撑,但国内外相关研究成果较少,摸清国内外研究现状,总结其他行业先进经验,理清该领域亟待突破的难题,对于大规模建设压气储能电站具有重要意义。[结果]压气储能电站地下人工洞室与天然气储气库及水电输水隧洞等常规人工洞室运行特点有较大不同,目前对于该领域尚缺乏成熟的设计方法与规程规范,有诸多关键技术仍有待解决,文章对压气储能电站地下人工洞室的特点及重点研究内容进行了梳理。[结论]创新是自主建设压缩空气储能电站地下硬岩储气库的唯一出路,在安全的大前提下兼顾经济性并突破,该技术对丰富我国储能发电技术,完善新型电力系统具有重大的现实意义,若该技术发展成熟,可为我国新型电力系统的构建提供强大的保障。

克劳修斯熵在多时间尺度储能配置问题上的应用

“功率熵”能够定量反映多尺度储能配置的特性差异。采用2种正弦功率曲线合成的功率曲线,重点研究了调频、调峰以及跨季节调节等储能应用主要场景的熵值差异和特性。结果显示:功率熵能够有效体现不同时间尺度储能特性的差异;调频、调峰2种调节类型宜采用2套储能组合配置;对于频率和幅值差异在2倍以内的2种调节类型,则宜采用1套储能配置整体调节。该研究从理论方面探索了多时间尺度储能配置的方法和依据,揭示了多时间尺度问题的本质差异,有助于形成科学的最优储能配置、调度和优化方案。

大容量储能技术在张家口地区的探索与实践

首先对大容量储能技术的发展前景、技术要求与路线进行了简述,其次对大容量储能技术在张家口地区应用的可行性进行了分析,然后通过张家口地区的典型储能项目案例分析大容量储能技术在张家口地区的应用效果,最后对张家口地区的储能技术发展趋势进行了预测。未来,随着液流电池储能、压缩空气储能等储能技术逐渐成熟、规模不断增加、成本持续下降,这些技术都将会成为新型储能的重要力量。以期本研究为大容量储能技术应用提供借鉴,为中国在沙漠、戈壁、荒漠建设风储、光储或风光储一体化基地提供参考。

地下盐穴储氨:一种高效、安全的能源储存方案

氨,作为零碳燃料和氢能载体,对于实现“双碳”目标和构建“氢能社会”具有重要意义。传统的地面钢储罐储氨方式能耗高、占地、风险高。本文提出一种新型的储氨方案,即利用地下废弃盐穴进行氨储存。这种方案利用氨气极易溶于水的特性,实现了氨的大规模稳定储存。由于储存氨的空间位于地下几百至上千米深度,地面占地少,氨气泄露和爆炸的风险小。本文详细分析了这种储氨方案的理论基础,并对其储能规模、安全性和经济性进行了评估。结果表明,这种储氨方案具有很大的应用前景,值得进一步研究和推广。

大规模新能源接入电网背景下电化学储能配置方法

大规模新能源发展将会给电网调峰带来巨大的压力,电化学储能建设周期短、见效快,是解决系统调峰问题的重要手段之一。笔者提出了根据调峰平衡测算所需电化学储能规模的方法,即在大负荷日风光小发、无储能场景下测算火电开机容量,基于该火电开机容量测算风光大发场景下需要配置的电化学储能,并通过全年新能源利用率计算校核配置储能的合理性。以西南某省电网为例,测算了2025年该省规划的电化学储能配置容量,并分析储能在日调峰平衡中的作用。结果表明:在配置一定规模储能的情况下,全省风光弃电率可控制在5%。研究结果可为各省份电化学储能建设规模的论证提供参考。

储能参与电网二次调频控制策略仿真分析

“碳达峰、碳中和”目标下,可再生能源在一次能源中的占比日益增大。应用大规模储能系统参与电网辅助调频将有效解决可再生能源大规模并网带来的频率波动问题。首先建立了参与调频的储能模型并在此基础上搭建了含储能系统的电网调频模型,接着提出了一种基于模糊控制的计及ACE和储能电池SOC的控制策略,最后在MATLAB中搭建了仿真模型并分别在阶跃扰动和连续随机扰动工况下验证了所提控制策略的可行性。

地下储氢库发展现状及气藏型储氢库高效建库十大技术挑战

地下储氢技术利用地下构造空间实现氢气大规模高压气态储存,具有安全性高、成本低、规模大、周期长的优势,但中国地下储氢库研究起步较晚,尚无地下构造空间储氢实践,亟待形成完整的地下储氢库高效建库方案。为此,在总结国内外用于地下储氢构造空间的类型,回顾地下储氢技术发展历史与现状的基础上,系统梳理了气藏型储氢库高效建库亟待解决的十大技术挑战,研究结果表明:①气藏型地下储氢库的潜在库址与新能源发电资源具有高度的空间重合,便于绿电就地消纳,最适宜我国大规模发展;②气藏型地下储氢库高效建库需重点解决十大技术挑战,即完整性与选址地质评价、氢气与储层介质的反应机理、氢损耗及氢纯度对储氢效率的影响、垫层气类型与占比优选、注采渗流理论与库容设计、氢用特种管材及管道工程关键技术、建库及注采工程关键技术装备、运行期监测与动态分析、风险评估与应急处置方案、生命周期评估等。结论认为:①中国发展地下储氢库具有潜在枯竭/衰竭气藏库址众多的资源优势,复杂地质条件储气库创新实践的技术优势,氢能产业链上下游协同发展的产业优势和未来市场应用前景广阔的规模优势,具备实现工业化发展的条件和基础;②针对气藏型储氢库建库难题,需开展系统性技术攻关,构建地质综合选址评价体系,优化储库注采运行方案,研发氢用配套管材与设备,形成运营监测与风险管理系统,建立适应中国地质条件的综合建库理论技术体系。

考虑储能装置寿命的电网侧规模化电化学储能规划与评估方法

在“双碳”目标提出的背景下,新能源机组在电力系统中的并网规模逐步增加;而随着社会经济的持续快速发展,负荷类型日趋多样化,负荷需求不断提高,这就导致电力系统中源荷两端出力与用能的不确定性与不匹配性特征愈发明显,系统对灵活性调节资源的需求不断提高。储能技术是提升电网灵活性、优化新能源并网友好性的重要手段。提出一种考虑充放电寿命的电化学储能规划配置与运行模拟模型,以及基于精细化生产运行模拟的规划方案评估方法,为新型电力系统中受端电网的储能布局与配置提供了理论支撑。算例表明:加入储能后,可以降低系统运行成本与温室气体排放,显著提升系统可靠性与新能源消纳能力。

含规模化5G基站租赁共享储能的配电网混合博弈优化调度

传统供电方式下规模化5G基站面临高昂运行成本,为进一步协调5G基站电源侧能源结构低碳经济转型与电网侧灵活性调节能力提升,文章提出了一种含规模化光伏集成5G基站租赁共享储能系统的主动配电网混合博弈优化调度方法。以主动配电网为主体,多电信运营商与共享储能运营商组成5G基站联盟为从体,构建主从博弈优化模型,并采用二分法进行求解,得出主动配电网最优分时电价策略与5G基站联盟优化运行策略。考虑5G基站联盟各主体间的电量交互与成本分摊,基于纳什谈判理论构建多电信运营商与共享储能运营商合作博弈运行模型,并将其等效为5G基站联盟运营效益最大化子问题与电量交易支付谈判子问题,在此基础上,提出基于交替方向乘子法的分布式算法进行求解。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。

含大规模储能的多端直流输电系统协调控制策略

近年来,储能和直流输电系统作为大规模新能源发电并网、消纳和远距离传输的关键技术,得到了迅猛发展。然而,规模储能的接入增加了电网调度复杂性,对电网安全稳定带来挑战。为了解决上述难点,提出了含大规模储能的多端直流输电系统协调控制方法。首先,分析了可再生能源及储能并网模型,给出了风电、光伏及储能的控制策略;其次,提出了风、火、光、储多端直流输电系统的综合能源控制策略;最后,通过系统仿真,验证了文章所提控制策略的有效性。研究表明,基于所提控制策略,电网加入储能系统后,各种工况下受端电网功率波动范围均在±5%以内,系统达到稳定状态响应时间均小于0.5 s,使得受端电网具有快速调节能力,提高了新能源富集区域电网的稳定运行能力。

液流电池用多孔离子膜的研究进展

离子膜是液流电池的关键部件。多孔离子膜是一种颇具应用前景的液流电池隔膜,可实现特定离子的快速传导和对其他离子的高效阻隔,具有材料选择范围广、成本低等优势。对液流电池多孔离子膜的有机或无机材料选择、相转化法及其他制备方法、引入离子基团等优化措施及对性能的提升作用,以及应用研究进展进行介绍,为开发高性能、低成本、长寿命的液流电池多孔离子膜提供参考。