面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能容量优化配置分析

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(准)稳态视角,围绕水下抽蓄的容量优化配置开展研究。首先,明确海上风电-UPHS系统结构,基于水下抽蓄原理与风电出力特性建立系统模型;之后,以最大化投资收益为目标,构建UPHS容量优化配置模型,求解目标算例风速条件下风电机组、水下储能的最佳容量与实时出力;最后,围绕UPHS关键参数对规划结果的影响开展对比分析。结果表明,水下储能的引入可以大幅提升远海风电场的建设规模与投资收益;同时建设尺寸、利用小时数等储能参数亦会对规划结果产生多角度影响。

面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能建模与控制

水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)是一种适应海洋环境的新型储能方法。针对此前UPHS模型较为粗略且适用范围窄的问题,构建了水下抽蓄的水力-机械-电气多环节暂态模型并开展相关研究。首先,分析推导UPHS各组成部分(水泵水轮机、调速器、电机、变流器)的物理模型;其次,分别设计了原动机和并网变流器的控制策略;最后,在单机并网和配合海上风电联合外送两种情形的多样化工况下对UPHS进行电磁暂态仿真,验证了模型的可靠性及其应用于海上风电外送功率平抑的有效性。

水下储能技术综述与展望

储能已成为新型电力系统发展建设中的重要内容。海上风电、波浪能、潮汐能、水面光伏等形式的新能源的兴起,使水下亦成为需要储能施展作用的环境之一。在诸多手段中,水下压缩空气储能和水下抽水蓄能是2种有望在水下实现电网规模能量存储的可行方案。文章首先简要盘点了现有的多种水下储能方式——包括水下的电化学储能、重力储能、浮力储能等,并着重关注水下压缩空气储能(underwater compressed air energy storage,UCAES)与水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)2项技术;之后,文章论述了UCAES与UPHS的基本原理,分析二者的研究进展和挑战;最终,该文归纳比较了二者已有的工程实例和未来前景,对于水下抽蓄还从可行地点选址的角度展望了其在中国的建设潜力。