储能技术在冷热电三联供系统中的研究现状与应用

冷热电三联供（CCHP）系统是利用一次能源或可再生能源发电,并通过多种余热回收设备高效利用余热,建立在能源的综合梯级利用基础上的产能系统。用户负荷动态变化及可再生能源输出不稳定会导致冷热电联供系统供、需侧能量不匹配,储能技术可有效解决该问题。本文总结了CCHP系统中储能技术类型及其研究现状,阐明了CCHP系统中电能储存和热能储存技术的应用方式。指出在传统能源与可再生能源相结合、供能系统越发复杂化的能源发展态势下,系统特性、配置优化和对不同场景制定出运行策略是储能技术与CCHP集成系统未来的研究方向。     

建筑集成微电网储能配置与控制方法研究进展

与建筑集成的微电网,能最大程度消纳分布式发电源能量,同时解决分布式发电源直接接入配电网所带来的功率波动性及电能质量问题。本文基于分布式电源类型、储能类型和用户经济,阐述建筑微电网在储能配置与控制方法的研究进展。展望建筑集成微电网的未来重点研究方向。     

电化学储能系统在整县制屋顶光伏中应用前景分析

屋顶分布式光伏作为可"自发自用"、"余电上网"的电源已得到广泛应用,随着国家政策的大力扶持,光伏发电技术和储能技术相辅相成逐渐成为主要产业.首先,从屋顶分布式光伏的扶持政策以及试点应用出发,然后根据当前屋顶分布式光伏发展亟待解决的问题分析,提出储能在适用于整县制屋顶光伏发展的核心技术:屋顶光伏和储能的场景生成和评价、屋...     

Research on optimal confguration of hybrid energy storage capacity for wind-solar generation system

储能系统可以有效解决微电网中分布式可再生能源特别是风光互补发电的间歇性、波动性以及“源”与“荷”错位的问题。不同储能技术在响应时间、容量规模、技术成熟度及成本等方面各有特点,两种或多种储能技术耦合将可以更有效地满足用电系统的技术性和经济性的要求。针对电力用户对分布式可再生能源的利用情况,本文提出一种由压缩空气储能、锂电池和超级电容器组成的混合储能系统,建立了三种储能的数学模型,针对其不同的特性,提出了基于二次移动平均滤波的储能系统功率分配方法和基于连续性运行的容量优化配置方法。基于某个实际的用户负荷进行了案例分析,得到了混合储能系统的功率和容量配置结果,并分析了其运行特性。研究表明,在分布式可再生能源微电网中,多种储能技术耦合既能充分发挥每种储能的优势,又可以通过相互配合弥补各自的劣势,这对于可再生能源的充分利用和满足用电负荷的严苛需求具有重要的作用和意义,在分布式能源利用领域具有较好的工程应用前景。     

储能在能源安全中的作用

世界各国在积极发展可再生能源,而很大部分可再生能源用于发电.因此“能源安全”的范畴与重心将从20世纪的以石油安全为主逐步转向21世纪的以电力安全为主.确保安全、高质量供电,同时维持电力供需平衡是电力系统面临的持续挑战.发展新能源电力为常规电力机组的变负荷能力提出新的挑战:要求电力机组具备更快的变负荷调节能力;电力机组变负荷目标的不确定性增大;电力机组负荷调节范围更大.在电力系统中采用集成储能模块是解决电力系统变负荷和新能源电力接人产生问题的有效措施.储能总的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡.储能系统的具体功能有三种:提高电能质量、提供桥接电能、能量管理.电力储能技术有抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、超导储能技术、超级电容器储能技术、电化学储能技术、复合储能技术.对我国发展储能产业提出以下建议:从宏观战略层面制定储能发展规划;出台利于储能技术产业化的激励政策与机制;发布储能相关技术标准和管理规范,建立储能装置回收管理机制;加强储能技术研发与示范;建立储能产业链,降低成本;探索优化商业运营模式,加快储能技术的市场化步伐.     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

Distributed generation integrated with thermal unit commitment considering demand response for energy storage optimization of smart grid

This paper deals with an optimal battery energy storage capacity for the smart grid operation. Distributed renewable generator and conventional thermal generator are considered as the power generation sources for the smart grid. Usually, a battery energy storage system (BESS) is used to satisfy the transmission constraints but installation cost of battery energy storage is very high. Sometimes, it is not possible to install a large capacity of the BESS. On the other hand, the competition of the electricity market has been increased due to the deregulation and liberalization of the power market. Therefore, the power companies are required to reduce the generation cost in order to maximize the profit. In this paper, a thermal units commitment program considers the demand response system to satisfy the transmission constraints. The BESS capacity can be reduced by the demand response system. The electric vehicle (EV) and heat pump (HP) in the smart house are considered as the controllable loads of the demand side. The effectiveness of the proposed method is validated by extensive simulation results which ensure the reduction of BESS capacity and power generation cost, and satisfy the transmission constraints.     

大规模储能系统发展现状及示范应用综述简

介绍了储能技术分类及其在电力系统的作用,比较全面地阐述了机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能分别在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用,论述了储能技术未来发展趋势。     

Monitor system design of distributed wind turbine-energy storage system

风储互补配合是提高风电质量、增加风电可控性、解决风电并网问题的有效途径。本文对“一机一储”的分布式风储系统进行了分析,探讨了分布式风储系统设计的整体方案,对风储能量管理系统监控后台的数据记录、监控界面和报表生成等进行了功能设计。风储系统实际运行效果表明,该监控后台能够很好地实现监控显示、历史数据记录、运行模式设定、统计分析和报表生成等功能,系统运行可靠,可为风储系统的推广应用提供一定的参考。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

Application of lithium battery energy storage in low-voltage distributed network

因地制宜推进配网侧储能应用,发挥储能在配电网局域调峰、提高供电可靠性、改善电能质量等方面的价值,是当前储能应用研究的热点。结合低压配电台区常见供电问题,基于对多目标场景下储能系统应用模式分析,充分考虑储能对电网投资替代效益,提出了适合低压配电台区应用的模块化储能系统典型容量配置和系统结构设计,并选择典型低压配电台区进行了实际应用,储能系统测试和运行结果表明,所提出低压配电台区储能系统设计方案具有较强的实用性和推广价值。     

分布式储能项目效益评价方法研究

  [目的]  随着分布式储能技术的日趋成熟,分布式储能系统得到了业界的广泛关注,各类示范项目先后投运。然而,用户侧分布式储能项目的综合效益往往涉及投资方、运营方、用户和监管部分等多个参与方,且与用户的负荷特性和储能系统运行策略密切相关,科学合理且便捷的综合效益评估方法已经成为分布式储能项目广泛开展的关键技术问题。  [方法]  根据分布式储能项目的设备和资产构成,并结合用户负荷曲线划分多个典型运行场景,从而对不同场景下各类项目资产的成本、功能、效益、相关方进行映射,最终按照项目的内部运作机制和外部市场机制分析其综合效益。  [结果]  利用该方法,可对种类更广泛的分布式储能项目进行更加定量、客观的综合效益评估。  [结论]  基于实际的工程算例表明,所提的方法准确有效,为项目投资运营模式及技术方案的决策提供方法支持。     

风电与储能联合运行的碳减排效果

在全球能源危机和环境污染的背景下,风电—储能联合运行系统对电力行业的节能减排有重大影响。将风电和储能变量同时引入供给函数均衡模型来模拟风电—储能联合运行系统提供的基荷电量,并在此基础上通过情景分析分别估算了发电企业在风电系统、储能系统及风电—储能联合运行系统3种情景下的污染气体排放量。结果表明,各发电企业在利益最大化目标的驱使下将不断增加储能量,使得联合运行系统比单独的风电或储能系统具有更高的排放量,且排放量的大小受储能容量的影响。     

The effect of an energy storage unit on the performance micro CCHP systems

分布式冷热电联供系统作为传统分布式供能系统的延伸,在继承传统系统能量分级利用优点的同时,其供能效率和经济性都有很大的提升。为保证系统冷、热、电负荷按照既定的规律变化,维持能量的输出与负荷需求相匹配,确保较高的运行效率,创新地加入储能子系统。本文通过定性分析的方法,针对储能子系统在分布式冷热电联供系统中的作用展开讨论,结合微型冷热电联供系统的模拟结果,对储能子系统进行初步的设计和计算,证明储能子系统的加入对分布式冷热电联供系统的效率和稳定性均有提升。     

光伏电站复合储能电压波动抑制双层优化控制方法

大规模光伏电站的不断接入为电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。为解决光伏电站出力不确定性所造成的功率波动问题,提高光伏电站在并网点处电压的稳定性,文章采用由蓄电池与超级电容组成的复合储能一体化控制方法,提高光伏并网点电压稳定水平。首先研究由光伏电源、复合储能构成的典型复合储能系统拓扑结构下储能双层优化控制策略;其次,在不同储能介质的荷电状态与充放电特性模型基础上,研究基于不同光伏并网点电压波动场景的多储能介质组合电压波动抑制优化控制模型及其求解算法;最后,以并网光伏电站数据为基础,建立光伏复合储能电压波动优化控制仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章所提出的基于复合储能的并网点电压波动抑制模型能够有效提升并网点电压稳定性能。     

地下含水层储能技术的应用条件及其关键科学问题

地下含水层储能已成为一项应用日益广泛的实用储能技术，可以很好的应用于大型空调项目。含水层储能系统能够跨季节利用夏季的热和冬季的冷，有效减少化石燃料的使用量进而减少对大气的污染。论述了含水层储能的基本概念、工作原理，分析了地下含水层储能技术的应用条件-水文地质条件、回灌水水质条件，进一步提出了利用地下含水层储能技术需要解决的关键问题，包括储能流体及热前沿的形状和位置、储能位置和含水层的选择、储能过程与环境的作用、储能系统的安全性、可靠性和经济性等。地下含水层储能技术具有节能和环保的重要意义，因而它具有广阔的应用前景。     

基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略

风力发电具有随机性和波动性的特点,可通过引入储能技术减少其直接并网对电力系统造成的影响,因此基于超导磁储能和蓄电池储能系统之间的互补关系,提出一种基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略。针对传统混合储能变流器多变量、非线性及强耦合的特点,在装置层建立了混合储能系统的数学模型,基于跟踪微分器、线性扩张状态观测器及线性误差反馈律三部分,设计了混合储能系统的交、直流侧线性自抗扰控制器;其次,为了更加合理地平抑风电功率波动,避免经验模态分解时出现的模态混叠问题,在系统层提出了变分模态分解的功率分配方法;最后通过仿真验证了方法的可行性。     

Generation of typical operation curves for hydrogen storage applied to the wind power fluctuation smoothing mode

In this paper, a typical-operation-curve generation method of a hydrogen energy storage system operating under the mode of stabilizing wind power fluctuations is proposed. This method is used to optimize the power and capacity configuration of the energy storage system. The time series curves of the charging and discharging powers of the hydrogen energy storage are obtained by EMD decomposition, and the curves are classified according to the similarities and differences of the characteristic parameters in different time periods. After the classification, typical charging and discharging power values of each type of curve at each moment are obtained by a cloud model, and then, typical operation curves of each type are obtained by integration. On this basis, the power and capacity of the energy storage system are optimized with the objective of economic optimization through the MATLAB CPLEX toolbox. Combined with the measured data of a wind farm with an installed capacity of 400 MW in Northeast China, the validity and rationality of the typical operation curve generation method proposed in this paper are verified.     

储能技术在抑制风电场功率波动方面的研究综述

风电受自然条件的约束很大,由于风力的不可调节导致风电出力存在很大的随机性。随着风电装机容量的持续增加,电网不得不面对大规模风电渗透和不断提高的电网运行水平的考验,而储能技术的应用是解决这个困局的有效方法之一。介绍了各种类型的储能技术及其发展状况,针对储能技术抑制风电场出力波动,对提高电网对风电接纳能力方面的研究进行了深入的调研和总结归纳。     

Hydrogen-based systems for integration of renewable energy in power systems: Achievements and perspectives

This paper is a critical review of selected real-world energy storage systems based on hydrogen, ranging from lab-scale systems to full-scale systems in continuous operation. 15 projects are presented with a critical overview of their concept and performance. A review of research related to power electronics, control systems and energy management strategies has been added to integrate the findings with outlooks usually described in separate literature. Results show that while hydrogen energy storage systems are technically feasible, they still require large cost reductions to become commercially attractive. A challenge that affects the cost per unit of energy is the low energy efficiency of some of the system components in real-world operating conditions. Due to losses in the conversion and storage processes, hydrogen energy storage systems lose anywhere between 60 and 85% of the incoming electricity with current technology. However, there are currently very few alternatives for long-term storage of electricity in power systems so the interest in hydrogen for this application remains high from both industry and academia. Additionally, it is expected that the share of intermittent renewable energy in power systems will increase in the coming decades. This could lead to technology development and cost reductions within hydrogen technology if this technology is needed to store excess renewable energy. Results from the reviewed projects indicate that the best solution from a technical viewpoint consists in hybrid systems where hydrogen is combined with short-term energy storage technologies like batteries and supercapacitors. In these hybrid systems the advantages with each storage technology can be fully exploited to maximize efficiency if the system is specifically tailored to the given situation. The disadvantage is that this will obviously increase the complexity and total cost of the energy system. Therefore, control systems and energy management strategies are important factors to achieve optimal results, both in terms of efficiency and cost. By considering the reviewed projects and evaluating operation modes and control systems, new hybrid energy systems could be tailored to fit each situation and to reduce energy losses.