为了消除新能源的随机性和波动性给电网调度带来的影响﹐在新能源站侧规模化引入储能﹐文章分析了储能系统对含新能源的电力系统运行模拟的影响。结合电力系统运行过程中不同模块功能的特点,提出了含储能的新能源电力系统运行模拟框架,主要包括:在新能源出力模拟方面,利用神经网络对新能源出力进行预测;在经济调度方面,建立含储能的新能源系统经济调度模型﹐其目标函数兼顾了火电排污成本,考虑了备用容量补偿成本及风电场负效率运行惩罚成本;储能成本方面,考虑了初始投资成本和运维成本;在运行分析方面,在超短周期内,利用新能源平均功率变化率以及反调峰概率2个指标对储能的平抑功率波动能力和调峰能力进行评估,进而得到综合经济、环境、抑制波动和调峰能力的运行模拟方案。采用遗传算法以新疆电网为例进行仿真验证,结果表明,新能源站侧规模化应用储能可以有效平抑新能源输出功率的波动和反调峰现象。
石墨烯是一种力学性能、电学性能及导热性能优异的二维材料,可提高能源利用率,是新能源、智能电网发展的有效助力。介绍了石墨烯产业的发展现状及其用作储能材料的优势与劣势,重点探讨了石墨烯材料在锂离子电池与超级电容器领域的应用以及石墨烯制备技术现状,在此基础上对石墨烯在储能领域的应用前景进行了展望。石墨烯的规模化制备技术、工艺装备和产品质量均取得阶段性突破,但是石墨烯规模化制备技术成熟度依然较低,存在不同批次石墨烯产品质量、性质差异较大的普遍问题。煤制石墨烯已经实现了工程应用,不同的应用场景对石墨烯的结构、性能要求不同,可针对不同的需要做针对性的研究,研发适用于特定应用场景的石墨烯材料。煤制石墨烯电极材料的电化学特性的研究以及煤制石墨烯基锂离子电池、超级电容器是未来研究的另一重点方向。
热泵储电技术(pumped thermal electricity storage,PTES)储能阶段通过热泵循环将电能转换为热能储存,释能阶段通过热机循环将存储的热量转换为电能,适用于大规模储能应用且无特定地理条件限制,可由多种热力学循环类型和储热/冷类型的组合实现。由于目前缺乏对热泵储电系统动态特性的深入研究,难以进行系统的动态性能预测、变工况运行过程的调节控制策略制定以及系统设计优化。基于Simulink平台和模块化建模方法,建立了热泵储电系统热力循环过程的动态仿真模型,研究了热泵储电系统在功率变化条件下的动态性能,包括压缩/膨胀过程压比、转速、温度、压力、流量和功率等工作特性参数的动态响应,通过工作特性参数响应分析说明了热泵储电系统功率调节和控制的可行性,满足电网对热泵储电系统储能功率变化且恒速并网的需求。该动态仿真模型及研究结果可为热泵储电系统变工况运行控制策略制定和系统优化设计提供计算分析工具和理论参考。
储能是支撑新一代电力系统和能源互联网发展的关键技术,对我国能源转型与电网高质量发展具有重要意义。为引导我国电化学储能行业健康有序发展,详细介绍了美国电化学储能发展概况,系统梳理了美国加利福尼亚州与纽约州电化学储能发展的产业政策。在此基础上,结合我国电化学储能发展现状,从财税政策、电力市场与监管机制方面提出推进我国电化学储能发展的相关建议。
为了减少温室气体排放,解决能源问题,韩国政府制定了可持续发展战略,加大政策支持和资金投入,重点扶植储能系统(energy storage system, ESS)产业。目前,韩国ESS设备产能和市场规模不断壮大,韩国企业在全球ESS市场占据了举足轻重的地位。在电化学储能系统领域,有关锂离子电池的研究主要集中在理想纳米结构和较大比表面积的纳米材料上;韩国企业自主开发的钠离子电池循环寿命长达15年,比传统电池的能量密度高3倍,有关氧化还原液流电池和超级电容器的研究尚处于起步阶段。
大规模应用储能技术是提高含可再生能源电网的运行经济性和安全性的有效途径。为了合理评估储能在电网中应用的经济性,采用全生命周期成本方法,根据抽水蓄能电站、压缩空气储能、铅酸电池、钠硫电池、液流电池、锂离子电池等储能成本和技术特性,测算了各类储能的投资、年费用、度电成本,比较了不同利用小时下各类储能的经济性。研究成果表明:抽水蓄能电站度电成本最低,其次是压缩空气储能,电池类储能度电成本最高。
浮式风力发电机组(floating offshore wind turbine,FOWT)通常适用于深海区域(水深大于60 m),由于深海区域比近海区域的风力更强劲、持续,浮式风力发电机组较近海固定式风力发电机组风能利用率更高。浮式风力发电机组的安装不受海床限制,可以最大化利用海上风资源,有利于持续提供稳定的电力能源。目前,浮式风力发电机组在北欧、日本已有应用,全球第一个商业化项目Hywind已于2017年投入运行。另外,全球近80%的可开发风力资源集中在深海区域,未来浮式风力发电机组应用前景广阔。国内对浮式风力发电机组的研究总体上还处于初步阶段,目前尚未有样机的安装及应用。但我国产业链完善,在浮式平台研发、整机设备制造等相关海工领域已有深厚的技术积累,开发浮式风力发电机组技术上没有很大限制。文章介绍了浮式风力发电机组的市场现状和浮式风力发电机组基础、系泊的结构形式,为国内相关从业人员提供参考。
为了保障能源供应和应对气候变化,必须进行新一轮能源转型,氢以其高能密度和清洁低碳的能源属性可以在能源转型变革中发挥重要作用。首先,明确了氢能在能源转型变革中的发展定位,指出了氢能是推动可再生能源更大规模开发利用的能源载体,是实现多种能源网络互联互补和协同优化的能源媒介。其次,分析了氢能产业发展的技术路线。结合我国能源结构特点和发展现状,氢能产业发展应紧紧围绕清洁低碳和灵活高效的核心优势,在氢能与可再生能源协同发展、工业氢气的清洁化生产,以及基于燃料电池技术的交通运输动力系统和分布式能源系统等方面,可以优先推动规模化发展。
生物质能源属于可再生能源,在我国能源结构调整中扮演着重要角色。如何实现生物质能源的清洁高效利用,是实现能源可持续发展的关键因素。生物质多流程循环流化床燃烧技术有效解决了传统循环流化床锅炉小型化的问题,具有热效率高、污染物排放低的特点。兴化城东工业园区生物质分布式能源项目以当地的秸秆和稻壳等生物质资源为基础,以生物质多流程循环流化床锅炉为核心装备,实现了冷热电联产,有效提高了园区的能源利用效率,具有重要的借鉴意义。
天燃气冷热电分布式能源系统是天然气能源高效利用的最佳途径,为明确天然气分布式能源系统的性能情况,研究了如何有效、准确地组织天然气分布式能源系统的性能试验。参考国家相关标准,对性能试验的试验目的、试验方法以及计算方法等内容进行了介绍。以某大型医院天然气分布式能源系统为研究对象,分析了燃气内燃机性能、直燃溴化锂机组性能、补燃溴化锂机组性能,测试了大气污染物排放。结果表明:采用热平衡校核方法可以甄别测量数据的准确性,将机组的测量指标修正到设计工况下更加有利于参数对比。