储能在电网调调频中的价值研究
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储能技术在电力系统调峰中的应用研究现在人们对生活水平的提高,在整个电网在运行过程中,用户在不同时段对电能需求量是不同的。
根据不同的用电需求,及时补充或削减电量是现有电力系统调峰的重要调节措施。
传统的电量调节主要依靠减少或增加供给侧发电量来满足用电需求。
此种方法,对于供给侧的发电机组而言会带来较大损害。
基于此,本文提出了利用储能技术以储能电站的方式来参与电力系统调峰的新措施。
该储能技术的应用,可以有效改善发电机组不正常运行的态势,进而保障整个电网的长时间稳定运行。
标签:电网;电能需求;电力系统调峰;储能技术引言目前,人类所使用的大部分能源都是以不同形式储存下来的太阳能。
煤炭、石油、天然气等化石能源是太阳能在数十亿年时间里所累积的产物,而水能、风能等可再生能源则是太阳能以年为单位累积的产物。
自然界中的能源供给通常是不均衡的,由地理位置、季节气候等自然条件决定。
能源的需求同样不均衡,且时常与能源的供给完全不匹配。
因此,在能源供给和需求之间迫切需要一种装置,以实现能量在空间和时间上的转移,这就是储能。
1储能技术简介储能是指将能量从一种形式转换为另一种形式后进行的能量存储。
例如,使用电能参与氢气的制取,将电能转换为氢能源后实现了能量的存储,在有一定需求时,再将氢能转化为其他形式的能量,这就是储能的一种具体表现。
目前储能技术主要包括两种方式,一种是机械储能,另一種是电磁储能。
机械储能主要包括抽水储能与压缩气体两种形式。
抽水储能主要是在水力发电中,将过剩的电能带动相应水泵动作,将水从低处运往高处,待电能不足的情况下,开启水闸,利用水的重力势能将机械能再转化为电能。
压缩空气储能也是利用多余电能,将电能转化为相应的机械能,对气体进行压缩。
在电能供应不足情况下,释放压缩气体带动汽轮机进行发电。
电磁储能主要利用储能电子设备进行电能的存储,主要包括电池储能技术与电容储能技术两种。
电池储能技术主要使用的是铅酸电池、锂电子电池等电子元器件将电能转化为化学能,实现电池的充电过程,在停电或者电力供应不上时,利用电池对外进行供电,满足紧急用电的需求。
储能在电力系统调频调峰中的应用
近年来风电接入系统中的比例不断增加,导致电网的调峰调频性能受到了一定的影响。
为了避免常规机组频繁启停或者深度调峰,需要提高系统对风电的消纳能力。
本文借助储能系统来提高电力系统对风电的消纳能力,选取应用最为广泛的电池储能系统展开研究,研究储能系统容量配置方法,此外,还设计了参与调频调峰的控制策略。
主要研究工作包括:(1)根据北京—天津—河北(唐山)地区2016年风电和负荷的历史数据,分析风电场输出功率波动量,为大规模风电接入下的电网调频研究奠定基础;计算风电接入前后电网峰谷差的变化情况,基于核密度估计电网峰谷差的概率密度函数和累积概率分布函数,分析风电对接入系统调峰的影响,为参与含大规模风电的电网调峰奠定基础。
(2)为充分提高退役电池的全寿命周期,分析了退役电池特性和梯次利用电池的使用寿命,并从全网调峰角度出发设计梯次利用电池储能系统容量配置双层优化模型,利用遗传算法求解储能容量配置双层优化模型,经过多次迭代后得到最优解,并在MATLAB中验证该方法的可行性。
通过算例分析验证了基于双层优化模型的梯次利用电池储能系统可以提高系统对风电的消纳能力,改善电网负荷波动,参与电网调峰。
(3)设计了基于虚拟同步发电机控制策略的调峰调频策略。
分析了传统发电机的模型,包括电气部分和机械部分,以及发电机的控制系统一调速系统和励磁控制系统;设计虚拟同步发电机控制策略,包括虚拟同步发电机算法、虚拟调速系统和虚拟励磁控制系统;在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证虚拟同步发电机控制策略的可行性。
仿真结果表明,基于虚拟同步发电机控制的储能可以参与电力系统调峰,同时也具备了发电机调节特性,能根据频率的变化快速做出响应,参与电网调频。
储能在电力系统调频调峰中的应用正文储能在电力系统调频调峰中的应用随着全球能源需求的不断增长,电力系统的调频和调峰能力变得更加重要。
而储能技术的日益成熟和普及,为电力系统调频和调峰提供了全新的解决方案。
本文将深入探讨储能在电力系统调频调峰中的应用,从技术原理、应用案例以及未来发展趋势等多个方面进行评估和分析。
1. 储能技术原理储能技术主要包括机械储能、化学储能和电化学储能等多种形式。
其中,电化学储能技术如锂离子电池、钠硫电池和超级电容器等在电力系统调频调峰中得到了广泛应用。
电化学储能技术利用电化学反应将电能转化为化学能,并在需要时将化学能再转化回电能,实现能量的存储和释放。
这种技术具有高效、灵活、环保等优点,因此在电力系统调频调峰中有着巨大的应用潜力。
2. 储能在调频调峰中的应用案例以德国为例,该国的电网系统在实现大规模可再生能源接入后,对调频调峰能力提出了更高的要求。
储能技术的应用成为了解决方案之一。
德国多家电力公司和科研机构合作开展了多个储能电站项目,通过利用储能技术实现电力系统的调频调峰,提高了电网的稳定性和可靠性。
类似的案例在世界各地都有出现,表明储能技术在调频调峰中的应用已经取得了初步成果。
3. 未来发展趋势随着储能技术的不断创新和进步,未来其在电力系统调频调峰中的应用前景将更加广阔。
随着成本的不断下降,储能技术将更加经济实惠,有望在更多电力系统中得到推广应用。
新型储能技术的涌现将进一步提升储能系统的性能和可靠性,为电力系统调频调峰提供更加可靠的支撑。
智能电网的建设和发展也将为储能技术的应用提供更广阔的空间,为电力系统调频调峰注入新的活力。
4. 个人观点和理解储能技术在电力系统调频调峰中的应用具有重要的意义,可以有效提高电力系统的稳定性和可靠性,为清洁能源的大规模接入提供了有力支撑。
随着技术的不断进步和成本的不断下降,储能技术必将在未来发挥越来越重要的作用,为电力系统调频调峰带来新的发展机遇。
新型储能对于新能源项目调峰调频分析摘要:随着国家“双碳”发展和能源向绿色、低碳的转变,可再生能源已经成为国家能源发展的主要动力,并面临着新的发展机会。
深化能源革命,加快能源结构转型,提高能源利用效率,是新世纪面临的新课题。
随着能源需求的迅速增长,能源资源的约束、环境保护等都面临着严峻的考验,传统的能源发展方式已经不能满足现代化的需要。
因此,为了解决这一问题,本文主要针对新型储能在新能源项目中的调峰调频进行重点分析,以期为后续工程项目提供重要借鉴。
关键词:新型储能;新能源项目;调峰调频一、储能参与电力调峰调频现状1.1风能、太阳能的迅速发展使电网消纳面临严峻挑战随着时代的进步,新能源装机容量和发电量比重持续增长。
到2021年,中国有328.48 GW的风力发电和306.56 GW的太阳能发电。
2021年,风能发电6556亿千瓦时,占7.83%;太阳能发电327亿千瓦时,占3.91%;发电总量占11.74%,较2016年的5.10%提升6.64 pct。
其中风力发电、光伏发电装机达到了历史最高水平,“十四五”时期,随着国家“双碳”发展和能源向绿色、低碳的转变,可再生能源已经成为我国能源发展的主要动力,面临着新的发展机会。
在“双碳”战略指导下,太阳能发电在能源安全、能源革命、能源竞争中应该扮演越来越重要的角色。
中国是用电大国,2013年,中国的发电量超过了美国,成为世界上最大的国家。
风力发电和太阳能发电在世界上也是最大的(到2015年年底,风力发电和太阳能发电的发电能力分别为12830万千瓦和4158万千瓦)。
从电力供应结构看,火电是我国电力生产的主力(2015年末,电力占63.2%);另外,在抽水蓄能、燃气等调峰能源占比较小的情况下,火电也要担负着调峰、调频的重任;另外,在供暖期间,火电也要进行供热。
由于火力发电的多种特点,使得它很难实现调峰。
随着我国电力系统的调整,可再生能源的比重不断提高,“三北”地区在供暖期的调峰资源将会出现短缺,进而影响到可再生能源的大规模消纳。
新型储能技术及其在配电网中的应用研究摘要:自电网诞生以来,电能的大规模储存技术一直是电网发展的一个重大制约因数,随着新能源发电大规模接入电网,以及智能电网的快速建设与发展,对电能储存技术提出了更高要求。
本文首先简要讨论近年来新型储能技术的发展情况,展示在这一领域的重大发展。
然后重点讨论不同储能技术在分布式电源接入电网,提高电网电能质量等不同领域的应用,从而说明新型储能技术的重大作用。
一、引言电力生产过程是连续进行的,发电和负荷及损耗之间需要时时刻刻保持着基本的平衡,而电系统中的用户对电力的需求随时间及外界因素的变化而不断变化,传统电力系统可通过对可控发电机进行出力调节来维持发电和负荷的平衡,而分布式电源对外界气候天气因素比较敏感,新能源发电的出力又难于控制。
如果系统不能保证发电和负荷之间平衡的话,轻则电能质量恶化,造成电压和频率偏差,重则引发停电事故,甚至会诱发电力系统的崩溃,这就需要电力系统保留一定的裕量,但降低了系统的运行效率。
要从根本上解决这一问题,可以从电源侧入手,系统中安装一些大容量的储能元件,系统电力充沛时储存能源,电力紧缺时释放电力,解决供需矛盾。
二、新型储能技术简介近几十年来,储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。
储能技术是指电能通过某种装置转化成其他形式的能量并且高效存储起来,需要时所存储的能量可以方便地转化成需要的能量形式。
包括以下两方面的内容,一是高效大容量存储能量,二是快速高效的能量转化技术。
根据所转化的能源类型不同,目前主要的电能存储形式可分为机械储能(如抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能)、电化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池和镍镉电池等)、电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)和相变储能等四类。
其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能;电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能;电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能;相变储能包括冰蓄冷储能等。
参与电网调频的储能系统运行控制策略研究I. 概要随着全球能源转型的加速,可再生能源的大规模并网和电力系统的深度调度已成为电力行业面临的重大挑战。
储能技术作为一种新兴的解决方案,可以有效地平衡电网的供需关系,提高电力系统的稳定性和可靠性。
其中参与电网调频的储能系统具有重要的战略地位,可以在电力市场中发挥关键作用。
本研究旨在探讨参与电网调频的储能系统运行控制策略,以实现其在电力市场中的高效、安全和稳定运行。
首先通过对国内外相关文献的综述,分析了当前储能技术的发展趋势和市场需求;其次,针对参与电网调频的储能系统的特点,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的运行控制策略;通过仿真实验验证了所提出策略的有效性和可行性。
本研究的研究内容和方法将为电力行业提供有益的参考和借鉴,有助于推动储能技术在电力市场的广泛应用和推广。
A. 储能技术在电力系统中的应用现状和发展趋势电化学储能技术是当前储能领域的主流技术,主要包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸蓄电池等。
这些储能技术具有较高的能量密度、循环寿命长、环境友好等优点,已经成功应用于家庭侧、商业侧和电网侧等多种场景。
然而电化学储能技术的成本仍然较高,且存在一定的安全隐患,需要进一步降低成本和提高安全性。
机械储能技术主要包括抽水蓄能(Pumped Storage Hydroelectricity, PSH)和压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage, CAES)等。
这些技术具有较大的容量、较长的使用寿命和较低的环境影响,已经在一些地区得到了广泛应用。
然而机械储能技术的建设和运行成本较高,且对地理条件和环境要求较高,限制了其在更大范围内的应用。
热能储存与利用技术主要包括高温热储热泵、地源热泵等。
这些技术通过将热量储存起来,可以在需要时进行释放,从而实现对电力系统的调峰填谷作用。
近年来热能储存与利用技术在建筑节能、工业余热回收等领域得到了广泛应用,但在电力系统中的应用尚处于初级阶段。
电网侧独立储能的作用及价值分析摘要:储能具有响应速度快、调节灵活的特点,可有效跟踪新能源出力和负荷的随机波动,电池等储能系统的调频性能甚至超过常规机组。
储能还在缓解阻塞、电压支撑与无功控制、故障紧急备用等方面发挥重要作用。
关键词:储能系统;在2020年,中国提出了碳中和目标,2030年达到碳达峰,努力争取2060年前实现碳中和,在这样的大背景下,新能源发电迎来跨越式的发展,装机规模在电力系统中的比例也在不断增大,随着新能源装机规模的上升,各地方储能相关政策相继出台,储能产业焕发出勃勃生机,在用户侧、辅助服务、电网侧、可再生能源并网、智能微电网等领域快速发力,储能规模也屡创新高。
电网侧储能通常规模较大、接入各级调度中心调管,能够在电力系统运行中的调峰、调频、缓解阻塞、电压支撑与无功控制、故障紧急备用等方面发挥重要作用。
1、起到调峰调频的作用当电力系统中风电装机容量达到一定规模时,风电功率波动或风电场因故整体退出运行,可能导致系统有功出力与负荷之间的不平衡,造成系统频率偏差,严重时会导致系统频率越限,进而危及电网的安全稳定运行。
此外,随着新能源的大规模并网应用,目前我国抽水蓄能和水电等灵活调节电源的容量占比越来越小,快速调频容量不足的问题突显,亟需新的调频手段的出现。
储能系统参与电网调频的原理是当发电大于用电时把电能储存起来,防止系统频率的上升;在发电小于用电时把储存的电能释放出来,反馈给电网,防止系统频率的进一步下跌。
储能系统响应速度快、短时功率吞吐能力强,有助于提高电网的电能质量和频率稳定性。
尤其是当电网薄弱时,有大量的风电或其他可再生能源并入电网,储能的作用尤为凸显。
随着大规模集中式以及分布式电池储能系统的快速发展以及容量的不断扩大,电池储能系统通过直接并入电网侧对频率异常状态的主网进行干预控制,也逐渐成为部分发达地区电网频率稳定控制的有效手段。
电力储能技术最突出的优点是快速、精确的响应能力。
电网调度中的储能技术应用研究储能技术是电网调度中的重要组成部分,它能够帮助平衡供需之间的差异,并提供灵活性和可靠性。
本文将探讨储能技术在电网调度中的应用,并重点介绍其在能源存储、调峰填谷、频率调节和谐波抑制等方面的研究进展。
一、能源存储电网调度需要在能源供应和需求之间保持平衡,而储能技术通过将过剩能源转化为储存起来的电能,在需求高峰期间释放出来,平衡供需差异。
目前常见的储能技术包括钠硫电池、锂离子电池、压缩空气储能和水泵储能等。
这些储能技术在电网调度中发挥着重要作用,可以提高电网的可靠性和稳定性。
储能技术在能源存储方面的应用研究主要集中在提高储能系统的效率和降低成本。
例如,在电池储能方面,研究人员致力于提高电池的循环寿命和能量密度,以提高储能系统的效率。
此外,还有研究人员探索新型储能技术,如氢储能和燃料电池技术,以应对大规模能源存储的需求。
二、调峰填谷电网调度需要应对不同时段的电力需求变化,而储能技术可以在低负载期间储存能源,在高负载期间释放能源,帮助调峰填谷。
调峰填谷是指在电力供求不平衡的情况下,通过增减储能系统的输出来调节电网负荷,以保持电力系统的稳定运行。
调峰填谷的研究主要集中在优化储能系统的储能和释放策略。
研究人员利用数学模型和优化算法,根据历史数据和未来预测,建立合理的储能和释放策略,以实现最佳的调度效果。
此外,还有研究人员探索多种储能技术的集成应用,通过不同储能技术之间的协同工作,进一步提高调峰填谷的效果。
三、频率调节电力系统的频率稳定是电网调度的重要任务之一,而储能技术可以通过调节供电和负荷之间的能量平衡来维持电网频率的稳定。
当电力供应紊乱或需求突然增加时,储能系统可以迅速注入或吸收电力,以调整频率并保持电网的稳定运行。
频率调节研究的关键在于储能系统的响应速度和调节精度。
研究人员致力于提高储能系统的响应速度,以使其能够在电力系统出现异常情况时快速调节频率。
此外,还有研究人员开展精确的调频模型和控制算法的研究,以提高储能系统的调节精度和稳定性。