电器与能效管理技术

能源安全视角下的储能技术发展路径分析

殷光治, 郑漳华, 王歆, 诸嘉慧

2022(5): 1-7. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.001

摘要 ( 302 )

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大规模消纳可再生能源已然成为我国碳中和目标的重要实现路径,储能设备的部署则是这一路径的重要保障。过去十年来,我国已经建成了以抽水蓄能、锂电池为主体的储能产业链并大获成功。但随着气候变化日益政治化和发达国家产业链日益“去中国化”,作为锂资源外部依存度较高的国家,我国继续选择锂电池为主的储能发展路径存在一定风险。从能源安全的角度分析,我国可考虑更多扶持并使用有较高资源自给率的储能技术路线,以更好保障“双碳”目标的实现。

配电网下基于驱动复用拓扑的车载储能系统研究

周毅, 岳云力, 岳昊, 丁健民, 李顺昕, 辛迪熙

2022(5): 8-16. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.002

摘要 ( 229 )

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电动汽车充电技术伴随着电动汽的日益普及而得到长远的发展。车载储能系统由于其不需要充电桩支持,具有即插即用的特性而受到关注。其中,复用驱动电机和驱动变流器组成车载储能变流器的方案由于较高的系统集成度和功率密度在近些年受到了广泛的研究。归纳整理关于驱动复用型车载储能系统的拓扑的研究成果,对每种拓扑的优缺点进行总结。提出了对于驱动复用型车载储能系统充电时的关键指标转矩和纹波的分析方法,并以此为主要依据对各种拓扑方案进行了比较。

基于磷酸铁锂电池的站用直流备电系统工程设计研究

曹斌, 饶成诚, 罗威, 刘宇翔

2022(5): 17-22. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.003

摘要 ( 255 )

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目前铅酸电池作为站用直流系统备电被广泛使用,但其本身存在一定固有缺陷,研究设计基于磷酸铁锂电池的站用直流备电系统,对全面提升直流系统可靠性与安全性具有十分重要意义。基于220 kV变电站用220 V直流备电系统提出了磷酸铁锂电池型直流电源系统设计包括基本功能和参数设计以及小容量多路并联的电气拓扑结构设计,进一步分析锂电池成组方式和电池管理系统(BMS)参数设计。最后,基于磷酸铁锂电池的特殊充放电特性,研究适用磷酸铁锂电池的充放电策略、核容与检修策略、BMS系统告警保护策略,为站用铅酸电池的锂电化替代改造实施提供设计依据和研究基础。

储能电站电池一致性综合评估方法研究

靳文涛, 李煜阳, 贾学翠, 李相俊

2022(5): 23-28. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.004

摘要 ( 435 )

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国内新型储能建设高速推进,储能电站的健康状态受运行工况及环境等影响,各单体电池将出现不同程度的不一致情况,严重者将影响电站运行安全。通过分析不同运行工况下储能单体电池电压、温度偏差情况,结合单体电池平均电压、极差电压、电压标准差、电压变异系数、极差温度、最大温度指标参量,采用层次分析法提出储能单体电池一致性综合评估方法。其可量化反映单体电池的一致性程度,避免分级的不统一和粗放性,为储能电站电池运维分析提供理论支撑,提高储能电站的安全运行。

基于锂电池的电氢混合储能系统研究

曹梓泉, 李雅欣, 马凌怡, 刘海涛, 李建林

2022(5): 29-34. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.005

摘要 ( 294 )

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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。

短时-中长期协调的电-氢混合储能容量优化规划

李渝, 张红, 崔晓波, 孙谊媊, 贾浩, 袁博, 李太华, 王衡, 袁铁江

2022(5): 35-40. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.006

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超高比例、超大规模新能源并网给电力系统安全、稳定、经济运行造成巨大挑战。对于系统灵活性调节资源的激增,短时间的电化学储能无法应对系统长时电力电量缺失,需要更大规模、更长时间的调节方式。首先,以火电机组的运行成本为优化目标,电化学储能的最大放电时间为界限划分短时储能与长时储能,进而提出基于运行模拟混合储能系统的优化运行模型与容量配置方法,并采用MATLAB优化工具箱CPLEX进行求解。最后,以中国西北某区实际数据为例,验证新型电力系统对于长时大规模调节手段的急切需求,计算该区域在不同边界条件下混合储能的配置结果,为储能规划布局提供理论支撑。

考虑电动汽车数量影响的电网日前调度区间优化

杨俊琛

2022(5): 41-46. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.007

摘要 ( 272 )

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针对电动汽车的不同数量和风电出力的不确定性对电网调度的影响,建立含风电出力不确定性和电动汽车的日前调度区间优化模型。首先,将风电出力的不确定性利用区间数进行表示;然后考虑电动汽车不同数量及运行约束,建立日前调度区间优化模型;接着,将日前调度区间优化模型转换为两个子模型进行求解;最后,利用10机组系统对所提模型进行验证分析。通过算例分析验证了所提模型的准确性与经济性。

计及储能损耗和功率预测误差的风光储微电网功率平抑策略

张茂林, 肖辉, 曾林俊, 赵文钦, 王俊

2022(5): 47-54. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.008

摘要 ( 215 )

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在含有风力、光伏、居民负荷、蓄电池、超级电容和电动汽车的微电网中,为平抑微电网并网功率波动,提出一种计及储能损耗和功率预测误差的功率平抑策略。首先对并网功率的日前预测数据进行小波包分解,用蓄电池和超级电容平抑功率波动,并建立优化调控模型,优化蓄电池和超级电容出力;然后针对功率的日前预测数据的误差,建立基于模型预测控制的滚动优化调度模型,通过调整电动汽车有序充放电消除误差。最后构建实际微电网仿真模型,运行结果符合预期,表明所提方法能有效减少储能的过充、过放,提升并网功率追踪调度计划的能力。

兼顾经济性和鲁棒性的配电网分布式储能MPC协调控制方法

肖健夫, 张亮, 黄娟, 黄斌, 肖浩

2022(5): 55-64. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.009

摘要 ( 327 )

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针对配电网中分布式储能(DESS)的协调优化控制问题,提出了一种兼顾经济性和鲁棒性的DESS两阶段模型预测协调控制(MPC)方法。在日前阶段,采用雨流计数法量化评估储能使用寿命,同时详细考虑源荷随机性,制定DESS日前经济运行基准计划。在日内阶段,基于电压灵敏度矩阵,构建基于状态空间的分布式储能MPC协调控制模型,尽量跟踪日前经济性计划,同时通过MPC超前优化和滚动控制,有效平抑源荷短时功率波动。改造后的IEEE 33节点算例分析表明:相比传统潮流断面控制方案,所提方法能降低DESS荷电状态跟踪误差和系统节点电压偏差降幅分别达28.4%和39.2%。

基于电网分时电价机制考虑电动汽车灵活充电的微电网能量管理

何兆蓉, 高逸云, 黄瀚霆, 刘钊

2022(5): 65-70. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.010

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随着新能源电动汽车的不断普及和推广,在电动汽车灵活接入电网情况下,保证电网功率波动更平滑成为目前要面对的重要问题之一。以电网运行成本最低为目标,以风力,光伏等多种发电方式为对象,微电网能量管理系统通过考虑电网分时电价及合理储能的特性,综合考虑普通负荷和电动汽车负荷的微电网能量管理系统建立模型。分别在正常天气和阴雨、无风等特殊天气的情况下,运用不同的微电网运行策略,结合上海地区每年的降水日数与晴朗日数比进行仿真。结果表明,所建模型不仅可以降低电网运行成本,而且可以减少电力资源的浪费。

含多光储微电网直流型主动配电系统动态协同控制

马牧原, 赵妍辉, 李国庆

2022(5): 71-77. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.011

摘要 ( 258 )

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针对含有分布式电源接入的配电网系统稳定运行问题,提出了一种面向含多光储微电网配电系统动态协同控制方法。首先设计了一种含配电网和微电网两级直流母线的放射状直流型主动配电系统结构,且相邻各微电网级直流母线由联络开关连接;其次分别针对配电网和微电网层面,设计了系统在并网和孤岛运行情况下不同运行模式,同时为保证系统的稳定运行,提出了包括P/Q控制、U_DC/Q控制及U/f控制的各接口单元间的动态协调控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真实验,分别从光伏系统(PVS)出力波动、负载容量变化、故障及并离网切换4个方面验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

一种基于遗传算法的串联电池组电量均衡控制方法

仇胜世, 陈赛汗, 刘欣伟, 吕凯, 陈思文, 孙金磊

2022(5): 78-82. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.012

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串联电池组单体电量不一致导致的电池组容量衰减和功率衰退危害电池组使用安全,因此对电池组进行有效的电量均衡管理至关重要。为了解决串联电池组均衡时能量转移效率低的问题,提出了一种基于遗传算法的电量均衡控制方法。根据均衡拓扑列写均衡能量转移方程,以均衡能耗为优化目标建立能量优化模型,利用遗传算法求解最优均衡路径并确定每个电池的均衡转移电量,从而实现电池组可用容量的提升。最后,实验结果表明均衡后电池组内单体电量差异由8%减少到1.7%,与传统电量均值作为目标的方法相比,均衡时间减少了29.4%,电池组可用容量提升了8.3%。

一种适用于电池充电的LLC谐振变换器数字滞环控制策略

季圣植, 姜浩然, 刘圣宇

2022(5): 83-87. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.013

摘要 ( 299 )

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LLC谐振变换器开关损耗低、工作频率高,能够满足高功率密度、高效率的指标要求。针对在电池充电应用中,常常需要面临输出电压与电流变化范围宽的问题,为了保持输出稳定,提出了一种适用于电池充电的LLC谐振变换器滞环控制策略。其实现方法简单、响应迅速且能满足宽范围调节要求。实验结果表明,滞环控制具有良好的适应宽范围输出的能力。

能量回馈型变电站蓄电池组活化系统

马艳, 吴航, 周亚, 曹海, 黄海宏

2022(5): 88-92. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.014

摘要 ( 329 )

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蓄电池组是变电站直流系统重要的后备电源,定期活化是对蓄电池组进行容量检测、发现落后电池的有效手段。针对传统蓄电池活化装置是将蓄电池组放出的能量通过电阻消耗掉,存在能源浪费及火灾隐患,设计了一套带能量回馈型变电站蓄电池组活化系统。系统由DC/AC并网变流器、DC/DC变流器、监控和电池检测装置组成,可设定蓄电池组恒流放电电流,并实现蓄电池组能量回馈电网和交流侧高功率因数。对系统的工作原理进行分析,最终对实验样机进行功能验证。

智能电网与新能源发电系统重大科研成果科普宣传

2022(5): 93-93.

摘要 ( 80 )

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