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2020年 第10期    刊出日期：2020-10-30

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综述

十四五储能典型政策解析

李建林, 崔宜琳, 王含, 王力

2020(10):  1-6.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.001

摘要 ( 446 )   HTML ( 14)   PDF (1232KB) ( 360 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

2020年是“十四五”规划布局之年,储能产业有望进一步发展。在国家各类政策的指导下,各省市依据其区域特点发布了储能相关政策,在一定程度上加快了储能的商业化进程。梳理并分析了国家层面以及地方在新能源发电、电力辅助服务、5G基建等方面的储能相关政策,分析了储能技术在国家行动计划的政策要点和储能应用领域的发展现状。结合储能的商业化进程,给出相应的建议,对今后储能进一步发展有一定参考价值。

储能技术发展趋势及技术现状分析

饶宇飞, 司学振, 谷青发, 杨海晶

2020(10):  7-9.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.002

摘要 ( 845 )   HTML ( 49)   PDF (2626KB) ( 684 )  

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随着全球可再生能源的普及应用以及电动汽车产业的迅速发展,储能技术将成为促进能源发展的关键环节。不同储能技术的成熟度存在较大差异,需构建多能互补、取长补短、因地制宜、效益优先的储能技术布局。针对应用于电力系统中的主要储能技术进行梳理,介绍了电化学储能、电磁储能、储热技术、化学燃料储能等多种储能形式相应的原理,并对储能技术未来发展及应用趋势进行了初步的展望。研究和分析可用于降低储能系统成本,提升储能技术性能和成熟度,从而为坚实、有序推动清洁能源可持续发展提供一定参考及助益。

研究与分析

储能电站商业运营模式探索及经济性分析

刘畅, 李德鑫, 吕项羽, 王佳蕊, 王伟, 郭莉

2020(10):  16-20.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.003

摘要 ( 393 )   HTML ( 7)   PDF (1066KB) ( 599 )  

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随着风电、光伏等新能源发电的进一步推广,电化学储能开始受到更多相关行业的关注,其价格和运营模式直接影响行业的持续健康发展。阐述了我国电化学储能电站在源-网-荷侧各功能;建立了储能电站的收益模型,针对收益模型探索了储能电站的商业运营模式,以10 MW/40 MWh液流电池储能电站为例,探讨不同投资下峰谷电价差套利和两部制电价两种商业运营模式,分别测算了内部收益率和静态投资回收期等经济指标,并针对储能商业运营提出了合理化建议。可为储能电价的制定提供合理依据,引导并促进大规模电化学储能的合理发展。

基于虚拟电厂及负荷聚集商的用户侧储能适应性研究

彭雪莹, 黄博文, 潘轩, 刘镂志, 殷旭锋, 周任军

2020(10):  21-26.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.004

摘要 ( 312 )   HTML ( 5)   PDF (1518KB) ( 291 )  

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以用户侧储能的经济和技术特征为基础,考虑用户侧储能的内部收益和外部收益增量,提出了用户侧储能适应值指标,并作为优化目标;为了验证适应值指标的一般性,选取负荷聚集商和虚拟电厂新技术作为研究对象进行分析。以实时电价能量市场为背景,选取某工业用户进行仿真,结果表明,适应值指标可以量化用户侧储能的适应能力;虚拟电厂中存在用户侧储能的需求互补对象风电商,提升了用户侧储能的适应性。

基于蓄电池储能系统的电网合环技术研究

邵云峰, 刘永强, 马中静, 高志刚

2020(10):  27-35.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.005

摘要 ( 293 )   HTML ( 7)   PDF (1835KB) ( 277 )  

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电网合环操作对于实施定期检修和优化系统运行都具有重要作用。为了在电网相位差或压差过大等不具备合环条件的场合,实现不停电倒负荷、减少停电次数并降低对负荷的不良影响,提出利用储能系统提供过渡电能的方案,达到了保证电网供电连续性的目的,并实现了电网电压和频率调节,为进行不停电合环倒电操作提供了条件。研究了应用于电网合环的蓄电池储能系统拓扑结构,建立了储能系统的数学模型,形成多种工作模式的控制策略,并进行了仿真验证。仿真结果表明了所提技术方案的正确性和可行性。

降低弃光率的光伏储能系统需求研究

李德鑫, 王佳蕊, 张家郡

2020(10):  36-40.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.006

摘要 ( 383 )   HTML ( 6)   PDF (1270KB) ( 308 )  

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基于光伏发电装机的增加,其对储能系统的要求也日益增加。以减小弃光率为目的,首先开展光储出力特性分析及储能系统工况特征提取,提出工况对储能设备的需求期望值;其次建立储能系统出力数学模型,并以弃光率工况为例,验证所选取工况下储能充放电状态;最终得出在该工况下储能系统的需求。

基于Ansys的磷酸铁锂储能电池系统热分析及优化

陈旭海, 罗景生, 陈永福, 谢建华, 陈恺, 董纪清

2020(10):  41-46.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.007

摘要 ( 397 )   HTML ( 7)   PDF (3243KB) ( 422 )  

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基于Ansys/Fluent有限元分析软件,对电网储能系统的磷酸铁锂储能电池进行建模,并对电池模块进行温度场和流场的仿真。仿真结果表明,电池机柜顶层与底层流体流量存在较大差异,导致不同电池模块层间温度分布不均匀,温差较大。对电池机柜前、后门进行改进,优化了前、后主风道,降低了电池机柜内的最高温度;在机柜门上增加导流板,改善了电池机柜内温度场和流场分布的均匀性,有效降低了不同电池模块间的温差。

新能源侧百兆瓦时级储能电站系统集成技术研究与应用

陈世锋, 陈北海, 孙玉民, 张振华, 李相俊, 刘怀照

2020(10):  47-54.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.008

摘要 ( 653 )   HTML ( 25)   PDF (3527KB) ( 391 )  

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重点阐述了百兆瓦时级储能电站系统集成,介绍了预制舱的设计技术,分析了储能在新能源并网下典型应用模式及控制策略,并结合仿真及实际运行结果进行验证。理论和实践表明,可以有效解决大规模新能源并网存在的一系列问题,具有一定示范意义。

储能控制技术

混合储能参与风电集群一次调频的容量配置优化

刘颖明, 陈亮, 王晓东, 王瑛玮

2020(10):  55-63.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.009

摘要 ( 285 )   HTML ( 5)   PDF (1605KB) ( 352 )  

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风电集群(WFC)合理配备混合储能系统可以降低风电出力波动对电网频率影响、在改善风电可调度性的基础上提升WFC收益。以风功率备用联合储能系统共同参与一次调频为基础,以风储系统收益最大化为目标,建立了WFC加入混合储能收益最高的优化模型,采用不易陷入局部最优的鲸鱼算法进行求解,得到WFC备用比例与混合储能最优配置方案。分析了风电备用比例对WFC最大收益以及蓄电池容量配置的影响以及混合储能对蓄电池寿命的影响,对比了WFC和单独风电场优化结果。最后,以东北某WFC作为算例,验证了所提出方法能有效提高WFC收益。

改善配电网末端电压的分布式储能容量配置研究

全慧, 杨水丽, 李相俊, 贾学翠, 马会萌

2020(10):  64-70.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.010

摘要 ( 317 )   HTML ( 1)   PDF (1667KB) ( 306 )  

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针对农村电网结构薄弱、供电半径过长导致的末端台区低电压问题,利用合理配置分布式储能的解决方案已成为当前研究的热点。为解决常用的储能容量计算方法中存在的容量浪费及放电深度过大的问题,综合考虑优化配置与运行控制过程的交互制约作用,建立储能系统容量配置层与运行控制层耦合计算的双层嵌套模型,以配置层的储能容量作为系统运行的约束条件,同时依据控制层的储能出力情况构建容量修正环节,经交替迭代计算储能系统的最优容量。最后,以某地农网的实际运行数据为例进行仿真分析,案例表明所提方法可有效减小固定储能容量,降低初始投资成本,同时提高运行经济性,具有较强的实用性和推广价值。

电池储能系统在并网风电场运行中的协调控制研究

赵静, 万瑞妮, 郭敏, 朱月

2020(10):  71-76.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.011

摘要 ( 449 )   HTML ( 5)   PDF (1295KB) ( 372 )  

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在PSCAD/EMTDC中,搭建经DC/DC变换器及DC/AC换流器并网的电池储能系统(BESS)模型,设计相应的控制策略,并建立恒速恒频、双馈风电机组与BESS相应配置的交流并网仿真模型。针对电网稳态运行及故障情况,设计BESS相应控制策略并分别进行仿真分析,结果表明在变化风速下,BESS灵活有功控制能力可平抑风电场稳态运行时的功率波动;电网故障时,BESS可提供无功支撑稳定并网点电压、提高风电场低电压穿越能力。

储能参与电网调压与动态无功支撑的协调控制策略

黄际元, 黄珂琪, 杨俊, 黄治国, 张冰玉, 曾林俊

2020(10):  77-83.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.012

摘要 ( 434 )   HTML ( 4)   PDF (1454KB) ( 375 )  

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为拓展电池储能电站的应用空间,提升电网电压调节能力,提出储能应用于电网调压与动态无功支撑的协调控制策略。基于对储能功率转换系统的有功-无功(PQ)控制模式,以电网电压稳定条件为约束,以快速、精确地给电网提供无功支撑为目标,提出基础无功控制策略;构建电压状态感知指标用于精确描述当前电网运行状态,进而对电网状态进行识别并提出协调无功控制策略。仿真验证表明,所提策略可靠性高,储能在参与辅助常规调压与动态无功支撑两方面都能发挥其快速响应优势,对电网电压具有显著改善效果。

电源侧储能参与电网调频的容量配置研究

王俊杰, 孙嘉, 徐猛, 张谨奕, 郭霄宇, 张国强

2020(10):  84-89.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.013

摘要 ( 257 )   HTML ( 2)   PDF (1881KB) ( 272 )  

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国民经济的高速发展带来相对不均衡的负荷分配,给电网频率的稳定性带来较大挑战。相对于新能源发电,火电机组具有较强的可控性,在电网调频中需要承担重要作用。伴随着我国新能源发电占比的提升,火电机组所需要承担的电网调频压力逐渐增加。自动发电控制(AGC)辅助服务政策的出台给储能的发展带来了新的机遇和挑战,通过研究分析华中地区某火电机组实际出力情况,比较不同配置储能参与辅助服务给系统带来的效益,给出电源侧储能参与电网调频的最优配置方案。所提出的算法为后续火电机组配备储能参与电网调频辅助服务提供设计参考,有助于提升后续新能源并网消纳。

考虑全局优化的储能最优就地电压控制策略

张强, 吴雅楠, 葛乐

2020(10):  90-97.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.014

摘要 ( 306 )   HTML ( 0)   PDF (1733KB) ( 247 )  

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为解决高渗透率光伏造成的电网电压越限问题,充分发挥光伏无功和储能有功、无功调节电压能力,遵循电压全局优化和局部自治的理念,提出了一种集中-就地控制相结合的两阶段协调电压控制策略。首先在分钟级时间尺度上采用基于机会约束潮流的方法进行全局优化,并采用曲线拟合的方法生成最优储能和光伏的就地电压控制曲线;然后,本地控制器实时监测就地并网点电压,根据最优控制曲线调节功率输出,实现储能和光伏的就地实时控制。从时间尺度上弥补两者不足,以获得最优的电压控制效果。最后,通过算例仿真验证所提出的电压控制策略在缓解电压越限问题和降低网损方面的有效性。

基于全钒液流电池多储能模块的双层功率分配策略研究

李文启, 高东学, 李朝晖, 饶宇飞, 孙鑫

2020(10):  98-106.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.015

摘要 ( 338 )   HTML ( 3)   PDF (2097KB) ( 186 )  

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结合液流电池储能电站架构和控制方式,对基于DC总线并联电池模块功率分配技术展开研究,提出了一种多储能模块的双层功率分配策略,实现直流侧多个液流电池储能模块的SOC快速动态均衡。结合实际算例,通过对比功率均分、分级投切策略,验证所提策略有效性。

应用

浅析电化学储能电站建设中存在的安全隐患及解决措施

安坤, 田政, 赵锦, 周喜超, 王楠

2020(10):  107-113.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.016

摘要 ( 532 )   HTML ( 6)   PDF (1962KB) ( 429 )  

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电化学储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术,也是提升传统电力系统安全性、灵活性和经济性的重要手段。随着大规模电化学储能电站的不断建设,各种安全隐患更多地暴露出来,安全已成为储能产业面临的瓶颈之一,做好施工中各项安全防范措施成为电化学储能电站建设的首要问题。主要对储能电站建设方面存在的普遍性安全问题进行了分析和辨识,并提出了各方面的安全应对措施,旨在不断提高电化学储能电站建设安全管理水平,为解决电化学储能电站安全建设问题提供了途径。

浅析星箭电气系统可靠性

李强, 林义刚, 叶雪荣, 翟国富

2020(10):  114-122.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.017

摘要 ( 345 )   HTML ( 5)   PDF (1661KB) ( 388 )  

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首先,对国内外近期运载火箭发射情况与可靠性进行了简要回顾,列举了中、美、俄三国针对星箭可靠性问题所开展的典型研究;随后,从工作失效与贮存失效两个方面归纳总结了开展星箭电气系统可靠性研究所面临的4项关键问题。最后,针对所归纳的关键性问题,进一步对星箭电气系统可靠性研究未来可能的发展方向进行了探讨。

演化博弈论在乌鲁木齐电采暖项目中的应用研究

宁超, 杨振, 巴特, 李言辉, 蒙昌营, 吕泉, 张俊娜

2020(10):  123-126.  doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.018

摘要 ( 190 )   HTML ( 2)   PDF (924KB) ( 235 )  

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新疆省提出全面“电气化新疆”工程,利用清洁环保的新能源实现“电能替代”,将传统加热装置替换为电加热装置,开拓电采暖市场,促进富裕电能消纳,破解弃风弃光难题,优化能源结构,扩大电力消费。针对电气化新疆工程计划在乌鲁木齐市的推广过程中关键影响因素进行分析,并利用演化博弈论对该计划的综合效益进行优化。结果表明,通过演化博弈论对各方的综合利益优化,可以在不损害各方利益的前提下,实现全局利益的最优化。