长时储能技术及典型案例分析

随着电力系统向低碳化转型,新能源装机容量占比逐年增长。可再生能源发电具有间歇性的特点,主要发电时段和高峰用电时段错位,存在供需不平衡,电力电量平衡对灵活性的要求加剧。长时储能电站成为破解问题的有效有段。针对长时储能技术发展概况,首先分析抽水蓄能、压缩空气、锂离子电池、液流电池、熔盐储热、氢储能的技术特性、优势及目前瓶颈,统计以上储能技术的典型应用工程;然后从电源侧、电网侧和用户侧分析了储能的典型场景应用,阐述了多种储能技术在能量转移、辅助服务、黑启动、平滑新能源出力等多场景下的应用对比;总结分析了化学储能示范工程、储热示范工程、机械储能示范工程的技术参数、系统接线、能量管理等问题;最后对未来储能电站技术进行了展望。

基于虚拟仿真技术的储能学科教学新形态

在“双碳”背景下,储能方向科学研究及人才培养迎来了新的发展机遇。南京工程学院2019年获教育部批准建设了储能科学与工程新专业,同时学院是江苏省内首批储能科学与工程建设高校。储能科学与工程专业在全国高校中都属于新开专业,各个学校都缺少好的教学和实践资源。为了完善储能专业课程体系,聚焦及提升注重实践的专业教学能力,学院推进建设了“储能规模化并网运行虚拟仿真”教学资源。虚拟仿真课程利用3D重构技术,一比一建设虚拟储能电站。在实践教学中可利用该虚拟仿真资源学习储能电站关键结构部件,运行特征以及运维检修技术,提升储能专业学生实践动手能力。

计及可再生能源与负荷高维时序相关性的主动配电网扩展规划

分布式可再生能源与负荷的相关性对配电网规划结果有着至关重要的影响。首先,以截断的R-Vine Copula模型为基础,建立多种负荷与分布式风、光发电的高维时序联合概率分布模型;然后,提出了一种两阶段随机配电网扩展规划模型和相对应的机会约束规划模型。在该两阶段模型中,第1阶段为配电网投资决策模型,以配电网总成本最低为目标确定合适的馈线、变电站和电容器的拓展和升级方案;第2阶段为多场景下的配电网运行模型,该阶段以网损和配电网维护成本最低为目标,以配电网安全运行为边界条件确定最优的运行方案。负荷和分布式电源的相关性和随机性由场景及其实现的概率引入模型中。考虑到基于场景的随机优化模型和机会约束模型的求解较为困难,提出了一种新的双线性Benders分解算法,能够有效地求解含有大量二阶锥潮流方程的随机优化模型。最后,以中国南通市某38节点配电网为例,验证了所提模型和算法。

计及储能电站安全性的功率分配策略研究

储能电站的安全稳定运行,备受业界关注。大功率等级的储能电站离不开若干储能电池舱间联合运行,合理的功率分配是保障储能电站运行安全、提升效率的重要手段。因此,该文针对典型的锂电池储能电站的系统功率优化分配问题展开研究。面向电化学储能电站安全性的能量管理问题,提出考虑电池舱健康状态(SOH)及荷电状态(SOC)双层控制下的系统功率分配策略。首先基于SOH设计一级功率均分、单独出力以及自适应分配三种分配模式;然后,考虑SOC设计防止过充过放的分配策略;最后设计二级功率分配策略联动,在优先保障电站运行安全性前提下,同时提升储能电站输出功率分配最优,并分别从电池舱级、逆变器级、系统级三个方面设计算例验证有效性,为后续电化学储能电池系统的工程实际应用重要参考价值。

构网型储能变流器及控制策略研究

具有高比例新能源和高比例电力电子设备的新型电力系统是实现“双碳”目标的重要手段,但新型电力系统也会带来一系列不稳定的问题。在新型电力系统中,构网型控制技术(grid-forming control technology,GFM)具有电压支撑和主动惯量特性,以此替代同步机实现电网支撑,并维持电力系统稳定性,因此GFM具有广阔的发展和应用前景。基于此,首先,对储能变流器的拓扑进行简要介绍,并针对GFM技术的控制特点为其选型;其次,对于现有的构网型控制策略进行总结分析;最后,提出当前研究难点以及发展过程中所面临的问题和挑战,为构网型控制技术今后的发展建设提供思路。

基于锂电池的电氢混合储能系统研究

为实现“碳达峰”和“碳中和”的中长期目标,以及推动新能源技术的发展,解决用电需求在时间上的不平衡性,同时减少电网调峰压力,混合储能技术成为了解决该问题的关键。将能量型储能器件和功率型储能器件混合搭配组成的混合储能系统,是兼具能量和功率优点的系统,使系统的功率性能和经济性大幅提升,不仅可以平滑可再生能源发电功率呈现的波动性和随机性,而且可以有效解决电力系统调峰能力不足的问题。因此,利用两种或多种储能技术配合应用可以有效提升可再生能源并网能力,并且能有效解决电网问题。介绍了不同储能系统的建模及其优点和仿真现状,提出了电网日益增长的负担解决方法和建议。

基于DCC-GARCH的海上风电场出力空间相关性分析及预测

多座海上风电场出力之间存在一定的空间相关性,构建合适的风电出力相关性模型有助于提高风电出力的预测精度。针对空间相关性具有时变特性以及难以描述和衡量,提出基于动态条件相关广义自回归条件异方差(DCC-GARCH)模型的海上风电场出力相关性模型。利用多维正态分布和DCC-GARCH模型拟合多风电场的皮尔森相关系数,求解随时间变化的风电场出力空间相关系数,在准确表征空间相关性大小的同时体现空间相关性的时序变化特征。基于DCC-GARCH模型建立多座风电场出力动态空间相关性短期预测模型。基于江苏省盐城市海上风电场数据进行算例分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。

基于广义极值分布的线路负载率指标及计算方法

针对高随机性负荷渗透率下配电网线路负载状态评估的问题,文章在极值理论的基础上引入负荷重现水平和负荷重现期概念,建立一种新的线路负载能力概率性评价指标,即T年期线路负载率。考虑不同配网系统的负荷结构和网架结构的差异,结合负荷同时率提出一种适用于多类型负荷配网环境下线路负载率的计算方法。以江苏某工业园区、浙江某城市、安徽某农村等3种典型场景下的配电网为例分析“一年一遇”、“五年一遇”和“十年一遇”等不同重现期下的线路负载率,并对线路负载率达到不同重现水平时发生“重载事件”和“超载事件”的最小重现期进行研究。结果表明该指标能够在低样本容量下有效评估含随机性负荷的配电线路的负载状态,所提方法在含多类型负荷的配电网中具备广泛的适用性。

锂电池储能系统建模发展现状及其数据驱动建模初步探讨

随着中国“双碳”目标的提出,面对高比例可再生能源和波动性电力负荷带来的挑战,储能系统在电网中发挥着举足轻重的作用,储能技术是迫切需要突破的瓶颈。通过电池高效的控制管理系统对储能电池单元进行有序控制是未来储能应用大规模推广的关键。目前,储能系统建模技术的研究远远滞后实际工程需要。从电池系统、功率转换系统及电池管理系统3个方面入手,介绍了国内外电化学储能系统建模技术研究现状和发展趋势,分析了锂电池储能系统数据驱动建模技术需求;在此基础上,提出了基于数据驱动的锂电池储能系统建模技术路线,为锂电池储能系统建模技术研究的发展提供思路参考。

碳中和目标下储能发展前景综述

先进储能技术已经成为可再生能源发电并网的重要支撑,随着碳中和目标的明确,可再生能源发电装机规模将进一步提升,而储能技术作为连接电力系统与新能源发电的重要媒介,将有望迎来更为广阔的发展空间。碳达峰目标是指我国承诺在2030年前CO_(2)排放量不再增长,并且达到峰值后逐年降低;碳中和是指在2060年前CO_(2)整体排放量与吸收量相互抵消,实现CO_(2)"零排放"。

电化学储能双级式PCS对比分析

储能变流器(Power Conversion System,PCS)是实现储能电池与电网功率交换的重要单元,其作为连接电池与负荷之间的电能转换装置,可以对充电、放电过程实现控制,并进行交直流的转换。其性能的好坏关系到能量传输质量,合理的储能逆变器设计对于促进能源消纳有重要的意义。对基础的单双级电路做简要介绍,针对双级式中的DC/DC变换器做合理分析,并总结出改进型方案,提出当前主要的研究难点,对研究前景进行展望,为今后发展提供便捷且可靠的参考。