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第1卷第3期 文章目录

(2018年07月 303-402)
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大规模储能技术

  • 基于高温电解的大规模电力储能技术

    2018,1(3): 303-312 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.001

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    电转气技术(power to gas,P2G)是实现中国可再生能源大规模消纳的潜在方案,其核心电解技术按照工作温度可划分为低温与高温电解两类,其中高温电解电池具有转换效率高、转换产物丰富以及支持可逆运行等优势,是未来能源与电力系统中极具吸引力的规模化储能技术。文章主要从电池结构、转换模式、系统接入等方面介绍高温电解技术的特点及其在电力储能中的潜在应用。电池结构方面,新兴的扁管式结构兼具了板式与管式的结构优点;转换模式方面,高温电解池可单独制取H2或CO,也可共电解直接合成CH4;系统接入方面,可采用纯电电解接入、余热辅助电解接入、可逆的储气发电接入等多种模式,从而在高效消纳可再生能源的同时提供丰富的灵活性资源。在能源互联网建设的大背景下,高温电解技术在大规模储能方面的应用指日可待。

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  • 盐穴电池储能技术及发展前景

    2018,1(3): 313-321 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.002

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    高效率、低成本的大规模储能技术是推进能源结构转型、降低弃风弃光率、实现电网削峰填谷的关键。传统的液流电池采用储液罐储存电解液,其投资成本高、占地面积大,限制了其容量的提升及在大规模储能方面的应用。盐穴电池储能技术采用盐穴储存电解液,具有安全性高、投资成本低、储量大及技术成熟等优点,容积巨大的盐穴完全可以满足大规模储能装机容量的要求。介绍了盐穴电池储能技术的工作原理,并结合盐穴储液技术的特点提出了盐穴电池储能技术发展的关键因素,最后,针对大规模储能技术发展趋势,探讨了盐穴电池储能技术的发展前景。

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  • 干热岩发电技术及青海共和干热岩应用初探

    2018,1(3): 322-329 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.003

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    作为一种储量大、储热温度高、环境友好的地热资源,干热岩的开发越来越受到人们的重视。青海共和盆地干热岩资源埋藏浅、温度高,具有较高的开发利用价值,且易于实现开发利用。针对共和盆地干热岩的特点,本文建立了增强型干热岩系统联合内回热有机朗肯循环发电系统的模型,研究了不同工质应用于该系统的热力学特性,分析了关键参数对系统效率及净发电功率的影响,并探讨了干热岩发电在电网储能调峰中的应用前景,为未来的工程建设提供技术支持。

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  • 深冷液化空气储能技术及其在电网中的应用分析

    2018,1(3): 330-337 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.004

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    压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)是将电能转化为空气内能的一种储能方式,主要有传统压缩空气储能、先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)、超临界压缩空气储能和深冷液化空气储能(cryogenic liquid air energy storage,LAES)等技术类型,其中LAES具有储能密度高、储能容量大、寿命长、无污染、不依赖于地理条件且建设周期短等优点,是能量型储能发展趋势之一。 首先对CAES的发展历程与趋势进行了阐述,针对LAES的技术特点,开展了其在电网中的应用分析和展望,明确了LAES的应用场景及效率,最后根据系统关键技术和难点,指出了该技术未来一段时间的后续研究重点。

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  • 数字储能系统

    2018,1(3): 338-347 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.005

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    在能源互联网时代,电池储能系统将被广泛用于各种工业、商业和居民场景,如可再生能源、电动汽车和不间断电源等。因此,电池储能系统的效率、可靠性和安全性等主要性能指标对储能系统成功商业化部署至关重要。然而,电池单体差异性与固定串并联的电池成组方式之间的不匹配关系所形成的大规模电池成组中的莱比锡最小因子效应,即木桶短板效应,极大损害了电池储能系统,尤其是大规模电池储能系统的循环寿命、安全性、可靠性和有效容量。近年来,归功于材料科学的发展,高频电力电子开关器件日益普及,成本也日益降低。通过研发基于高频开关器件的电池能量交换背板,对电池模拟能量流进行高速离散化和数字化处理,从而将电池单体之间的硬连接方式转变为程序控制的柔性连接方式,进而将模拟电池储能系统转变为数字电池储能系统,实现与信息互联网业态无缝融合,支撑互联网+电池的共享经济模式的P2P能量运营。本文将系统阐述新型数字储能系统的设计框架和相关行业应用。

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  • 压缩空气储能系统调相运行模式初探

    2018,1(3): 348-354 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.006

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    压缩空气储能是一种大规模物理储能技术,为实现电网负荷削峰填谷、缓解弃风弃光问题提供了崭新的解决思路。同时,未来电网也逐步呈现新能源高占比、“强直弱交”等形态,对储能系统的运行模式和功能特征有了更丰富而具体的要求。提出了压缩空气储能系统调相运行模式,从技术原理、设计思路、性能评估、算例分析等方面探索并验证了压缩空气储能系统调相运行的有效性。所提出的调相运行模式不仅能为电网提供动态无功支撑,而且能通过降低机组启停次数而减少运维量;提出的调相运行模式很好地扩展了系统功能,有望成为压缩空气储能推广应用的重要支撑技术。

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  • 应用于电网调频的储能系统经济性分析

    2018,1(3): 355-360 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.007

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    储能系统是优良的调频资源,但却没有得到有效利用,主要原因是目前没有针对储能调频制定合理的调频辅助服务计量和收益计算方法。现阶段的调频辅助服务的奖惩机制中未能计及储能系统的放电调频响应,导致储能系统在参与电网调频时收益较低,缺乏投资的积极性。此外储能系统大多是以改善风电场运行性能为目标进行规划设计的,储能投资方与风电场投资方大多为同一利益主体,没有参与调频的积极性。为此,参考东北电网的调频辅助服务奖惩机制,建立考虑电力系统及储能系统整体利益的经济性分析模型,并根据该模型对调频储能系统的功率/容量配置组合与经济性的关系进行了分析。

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  • 考虑光储联合系统参与频率响应的储能容量优化配置方法

    2018,1(3): 361-368 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.008

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    随着能源危机和环境污染问题的加剧,光伏发电作为可持续的清洁能源受到越来越多的关注,储能在含光伏电力系统中的应用也日益广泛。然而,储能的大规模应用却面临成本高难以推广、收益衡量困难等瓶颈。基于此,考虑光伏-储能联合系统参与系统频率响应后的经济效益,研究光伏电站配置储能的经济性。对储能系统的潜在收益和其应用于电力市场辅助服务的可能性进行讨论,提出一种储能容量优化配置的方法。结果表明,配置储能并参与系统频率响应调整辅助服务能调高光伏电站的总收益。另外,对储能容量优化配置过程中敏感因素的影响进行了分析,发现天气类型、调频辅助服务电价等均会导致配置结果的差异。

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  • 一种新型大规模梯次利用电池组建模仿真方法

    2018,1(3): 369-374 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.009

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    针对大规模梯次利用电池组建模过程中电池参数获取难的问题,在锂离子电池Thevenin模型的基础上,利用递推最小二乘法在线对电池参数进行辨识。搭建串联锂离子电池组组合模型和整体模型,验证了在动态应力测试工况下在线参数辨识的准确性,组合模型端电压仿真精度在0.5%以内,整体模型的端电压仿真精度在0.2%以内。结合储能电池典型工况,利用整体模型,在恒流下添加白噪声作为激励,验证了在线辨识参数的可行性,其相对误差在0.8%以内。为大规模梯次利用电池组的建模仿真提供了研究基础。

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  • 电动汽车动力电池梯次利用寿命预测方法研究

    2018,1(3): 375-382 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.010

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    随着中国电动汽车的快速发展,大批量动力电池不断退役,这为降低储能投资成本带来机遇,但退役电池再利用于电力储能后的性能变化规律尚无确定性结论。以青岛薛家岛电动公交车充换电站退役电池为研究对象,将支持向量回归机和粒子滤波方法应用到电池容量预测中,并在预测过程中结合小波变换和电池外特性对电池的容量突变进行辨识,提出了基于抽检试验的退役电池再利用寿命预测方法,并进行了验证。验证结果表明,该方法可以提高容量衰退路径的预测准确度,同时降低退役电池容量突变对预测精度的影响,这对退役动力电池的梯次利用具有现实意义。

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  • 退役磷酸铁锂电池容量一致性及衰减特征研究

    2018,1(3): 383-388 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.011

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    分别以出租车及换电公交大巴退役磷酸铁锂电池模块为研究对象,测试并分析了其放电容量分布特性。随机抽取若干上述公交大巴退役电池模块拆解成单体电池,从中再随机抽样选取12支进行2000次容量循环测试,选取#1~#4电池的容量循环实验结果,研究其容量衰减特性及衰减率,并对退役电池衰减突变现象进行了分析。研究发现,退役电池剩余容量及容量衰减特性满足梯次利用要求,但是容量不一致性给电池重组及管理带来了挑战,同时个别电池容量存在衰减突变现象,影响梯次利用储能系统可靠运行。

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智能电网

  • 无联接变压器型智能软开关装置的故障特性及对应策略

    2018,1(3): 389-396 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.012

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    以10 kV消弧线圈接地方式下的配电网接入无联接变压器的智能软开关(soft normally open point,SNOP)为背景,通过电路分析和序分量分解的方式,建立了交流故障时正负零序分量下的数学模型,分析了无变压器情况下,故障侧零序电压引发直流电压波动和非故障侧交流电压波动的内在机理,并以配电网较为关注的单相接地故障为例,详细定量地推导了直流电压和交流电压的波动公式。基于理论分析,提出了零序控制策略和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块改进策略。在PSCAD/EMTDC内建立了一个背靠背型SNOP仿真模型,仿真结果验证了交流故障下理论分析的准确性、零序控制和MMC拓扑改进策略的正确性。

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  • 基于双PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制策略

    2018,1(3): 397-402 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2018.03.013

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    针对光伏逆变器并网电流谐波较大的问题,首先对三电平逆变器的主电路结构进行了分析,得出了网侧输出电流的数学模型,并分析了该模型下逆变器谐波产生的机理。在分析了传统的PI+重复控制的基础上,针对传统PI与重复控制相互耦合容易导致等效重复控制对象不稳定的问题,提出了一种双PI+重复控制(double proportional integral + repetitive control,DPI+RC)的控制策略。采用PI补偿,在保证了传统PI+重复控制系统跟踪的快速性和准确性前提下,确保了系统的稳定性。最后,通过仿真和试验分析,验证了该控制策略对谐波抑制的有效性和可行性。

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