先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage system，AA-CAES）仿真建模及分析是其工程实践的基础。然而，目前模型一般基于理想工况建立，分析结果与实际工况相偏差较大，无法指导工程应用。为此，在传统热力学模型基础上，考虑了空气流动阻力损失和能量转换设备损耗等因素，建立了面向工程应用的AA-CAES模型并以200 MW盐穴AA-CAES系统为例进行了分析。同时，对系统效率分析方法进行改进并对其进行了先进分析。结果表明，空气管道损失占总损失比例接近7%，能量转换设备损耗导致电-电效率比轴功效率低5%，二者对系统性能影响较大，在进行工程设计时不可以忽略。系统各部件可避免损失占比均较大，表明系统具有较大的性能提升潜力。各部件损失为其内部损失，与其他部件是否工作在最佳状态关系不大。

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退役动力电池因其一致性差、安全性薄弱等缺陷在梯次利用时面临巨大挑战。动态可重构电池网络（dynamic reconfigurable battery network，DRBN）能够有效提高退役动力电池梯次利用储能系统的一致性和安全性。目前DRBN储能系统已经进入工程应用阶段，然而现有的研究缺少对大规模DRBN储能系统的运行性能评估。为此，以实际运行的大规模退役动力电池梯次利用储能系统作为分析对象，选取储能系统中80个DRBN的1个月运行数据进行分析。从运行工况、均衡效果、薄弱辨识三个方面验证了DRBN储能系统对电池模组一致性的提升效果。数据分析表明，90%的DRBN一致性良好，且其他一致性较差的DRBN都能够被准确辨识。

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电池健康状态（state of health，SOH）是保证系统安全稳定运行的关键，健康状态估计不准将影响电池的使用性能，甚至引发电池滥用等问题。电池电化学阻抗谱通过宽频范围内电池的阻抗特征来反映其内部的电化学过程，蕴含了大量电池老化信息，已经逐渐成为分析锂离子电池性能的有力工具。然而，传统的电池阻抗谱测试方法耗时长、成本高昂。为此，以实现锂离子电池的精细化检测与健康状态快速评估为目标，围绕基于电化学阻抗谱重构技术的电池健康状态估计方法展开研究。通过逆重复最大长度序列设计多频电流激励信号，实现了电池阻抗谱的快速测试。采用连续小波变换开展阻抗谱重构，从而获取目标频率范围内的电池阻抗信息，整个过程耗时小于4.5 min。通过不同老化状态电池在特殊频率点下的重构阻抗幅值建立经验模型，实现了电池健康状态的快速准确评估。

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重力储能利用高度落差对固体重物储能介质进行升降，实现储能系统的充放电。和抽水蓄能相比，由于其具有不依赖水资源、选址灵活等特点，应用前景广泛。为提高重力储能系统的充放电运行效率，研究了面向多机并联功率环流最小化的垂直式矩阵型重力储能系统多机协调控制问题。首先，基于PSCAD/EMTDC构建垂直式矩阵型重力储能系统模型，分析了其充放电特性；其次，通过对重力储能系统多机并联运行时产生的机组间功率环流机理及抑制问题进行分析，提出了基于重力储能系统双层控制架构的多个机组间协调控制方法，该控制方法可在快速满足电网侧功率充放电需求的同时，实现并联运行机组间的功率环流最小化，提高了重力储能系统的充放电运行效率，最后，仿真结果验证了上述多机协调控制策略的有效性。

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随着新型电力系统的大力建设与推广，火电机组面临的调频压力增大，提出一种逐次变分模态分解的飞轮-火电一次调频控制策略。首先，以飞轮储能和火电机组为研究对象，建立考虑新能源占比的飞轮-火电一次调频模型；其次，将一次调频功率指令利用逐次变分模态方法分解，由火电机组响应分解后的低频功率指令，同时设计飞轮储能下垂优化控制方法，实现飞轮储能与火电机组响应频率变化的协同控制；最后在不同工况下仿真验证，结果表明所提策略可有效避免火电机组一次调频时的频繁出力，减小火电机组响应频率变化时的调控要求，同时可最大限度地利用飞轮储能调频容量并保证飞轮储能调频期间的运行安全，进一步提升了系统的频率响应能力。

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新型储能技术的快速进步为提升电力系统灵活性提供了更多技术选择，也为构建竞争性灵活资源市场提供了条件。国外部分独立系统运营商为适应储能物理特性，在能量市场、辅助服务市场、容量市场、输电资产方面做了机制探索；国内一系列电力体制改革文件强调探索容量补偿机制以鼓励新型储能投资建设，但国家层面尚未出台针对新型储能的容量补偿政策。结合主流新型储能技术经济参数与国内典型地区现货市场价格曲线，测算了现货市场环境下各类新型储能经济性差异与未来趋势，并基于国内外容量补偿机制经验与研究成果，研究不同容量补偿机制情景下容量电价对提升新型储能经济性的作用。研究发现，以锂电池为代表的新型储能已开始显现相对于抽水蓄能的经济性，赋予新型储能独立市场地位，鼓励其参与电力现货市场，有助于降低新能源发电系统消纳成本。然而，目前新型储能参与电力现货市场仍面临阻碍，为此在容量补偿、现货与辅助服务市场建设等方面给出了政策建议。

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以可再生能源和储能为主体的新型能源系统建设已成为能源转型的发展趋势。针对当前电化学储能面临技术经济性差以及供用能在品质上存在不匹配的问题，基于能量梯级综合利用的理念和共享经济的模式，提出热电联产型共享储能系统的技术与业态，探讨该类储能的基本运行原理、技术经济特性和商业模式。以高温固体蓄热、余热锅炉与汽轮机组成的典型热电联产型共享储能系统的案例分析表明，以固体蓄热为储能设备的热电联产型共享储能系统，在现有市场环境下实现系统经济性最优的容量配置和运行调度时，系统内部收益率达到10.6%、投资回收期为8.2 a。同时，研究并揭示了容量租赁比例、辅助服务价格、供热以及储能单位投资对共享储能电站技术经济性能的影响规律。最后，从技术及市场层面对热电联产型共享储能系统存在的等效储能容量、多重收益模式等关键问题进行了讨论。

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随着新型电力系统及新型电力市场的区域平衡模式发生转变，发用电主体参与市场交易的平衡需求逐步提高，亟待探索新型电力系统下的新型平衡服务模式。首先，在梳理国内外平衡机制实践的基础上，提出面向区域多主体平衡的独立平衡服务商概念及运营模式，深入分析电力市场中新型主体与独立平衡服务商运营模式的异同点。其次，构建以独立平衡服务商收益最大以及发用电主体平衡成本最小为目标的双层优化模型。最后，通过某地日典型发用电偏差情况的算例分析对所提模型进行验证。结果表明，独立平衡服务商的运营模式能够在降低市场主体平衡成本的同时保证服务商的收益，为新型电力系统的平衡模式提供了有益的探索。

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快速发展的电动汽车带来了巨量的退役动力电池，但其梯次利用场景缺乏科学的甄选方法。研究了梯次利用电池电网储能场景适用性评价方法。首先，从技术性能、经济性能和安全性能3个维度，构建了综合考虑电池运行状态、储能配置经济效益和梯次利用安全风险的梯次利用电池电网储能场景适用性评价指标体系。其次，采用多属性群决策方法优化设定评价维度权重，采用CRITIC法和熵权法形成组合赋权法对评价指标进行权重设置，设计了基于改进VIKOR算法的应用场景适用性评价算法。最后，针对峰谷套利、平抑可再生能源出力波动和调频辅助服务3种典型电网储能应用场景，量化计算了给定退役动力电池状态下电网储能应用场景的适用度。提出的梯次利用电池电网储能场景适用性评价方法可为给定状态的退役动力电池甄选出适用场景，为实际工程相关决策人员提供决策依据。

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针对电动汽车这一新型储能资源大规模接入后电力市场多主体竞争格局，提出一种计及需求响应潜力的电动汽车聚合商多主体日前投标策略。以实现削峰填谷、保障电网安全稳定运行等为目标，促使电网与聚合商等多方市场主体可持续发展，探索其未来商业模式。首先，根据电动汽车用户出行特性进行电动汽车集群分类，考虑出行时间、到达时间及荷电状态等因素，模拟集群内用户随机充放电选择。结合聚合商整体充电功率上限值与电能波动区间值等主要因素，基于历史数据评估聚合商需求响应潜力。然后，考虑多个聚合商投标问题，建立日前市场投标模型，以测算电动汽车聚合商日前市场效益。为探寻多元竞争格局下最优日前市场投标策略，以日前投标净利润最大为目标函数，考虑电量、功率上限及电池容量等约束条件，利用Gurobi对优化问题进行求解。最后，通过湖北省武汉市某区实际负荷算例验证了所提策略的先进性及可行性。

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在落实“碳达峰、碳中和”目标过程中，储能对支撑以新能源为主体的新型电力系统负荷平衡起到重要作用，新型储能技术因建设周期短、选址灵活性高、调节能力强等优势受到更多关注。对比梳理了美国、欧盟、日本等主要国家/地区新型储能技术战略规划布局情况。针对新型储能技术中锂离子电池、钠离子电池、液流电池、金属空气电池、压缩空气储能、重力储能六大技术方向，利用文献计量和专利计量方法深度挖掘分析了国内外在该领域的前沿主题与创新能力。结果显示，中国在新型储能技术领域研发创新能力整体较强。从论文成果统计来看，中国在该技术领域发表超过70 000篇论文，位居全球首位，占全球发文总量的53.5%。从专利成果统计来看，中国是2020—2022年间新型储能领域最重要的专利技术来源国，发明专利及高价值专利申请数量占比均超过全球80%以上，但高价值专利产出率略低于全球平均水平。

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