2023年 第45卷 第9期    刊出日期：2023-09-25

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储能与调峰技术

考虑主客观响应能力的电动汽车聚合潜力评估

梁艳, 郭立, 张丹, 刘智琦, 胡郁彬, 周霞, 魏聪, 单宇

2023, 45(9):  1-10.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.001

摘要 ( 72 )   HTML ( 6 )   PDF (1349KB) ( 232 )  

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随着电动汽车（EV）负荷大规模接入电网，配电网的规划与运营迎来了新的挑战。研究电动汽车负荷充放电有序控制及统一调度，以实现规模化EV辅助配电网削峰填谷有重要的现实意义。首先，针对目前EV大量接入所引起的配电网超载问题，从电网侧和用户侧两方面出发，提出一种考虑主客观响应能力的EV聚合潜力评估方法；接着，结合k-means聚类算法与轮廓系数法对EV进行分类，在保证EV运行流动性的前提下，提升大规模EV接入时模型的求解效率；最后，运用层次分析法与熵权法结合的综合赋权法得到权重集，采用秩和比综合评价方法得到EV需求响应聚合潜力评估结果。仿真结果验证了所提评估方法的有效性与优越性，为EV统一调度提供了新思路，对保障电网安全稳定运行具有工程实用价值。

基于光储充电站的电动汽车分层优化调度

胡超, 彭文河, 方支剑

2023, 45(9):  11-17.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.002

摘要 ( 95 )   HTML ( 4 )   PDF (1582KB) ( 198 )  

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电动汽车（EV）具有环保、可充放电等特点，在一定条件下可视为储能电池参与微网的电力运行，因此基于光储充一体化的EV充电站成为应对能源互联网的重要举措，但EV充电负荷具有很强的随机性，变化的EV负荷会改变一定时期内的负荷特性，给微网的稳定运行带来一定困难。为解决大量EV接入时可能出现的维数灾难、求解慢等问题，提出了一种分层的EV优化调度策略。首先，建立微网内部组成单元模型及约束条件；其次，建立EV的动态电价模型；然后，以微网运行成本、EV充放电收益和配网网损为优化对象，建立光储充电站EV优化调度策略及各层目标函数并采用自适应粒子群算法进行优化。仿真结果表明，EV的接入起到了“削峰填谷”的作用，极大减少了EV充电成本和微网优化成本并可以满足车主的出行需求。

云储能模式下用户侧储能协调优化调度机制研究

崔金栋, 汪羽晴

2023, 45(9):  18-25.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.003

摘要 ( 72 )   HTML ( 2 )   PDF (1287KB) ( 248 )  

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随着国家“双碳”政策的持续推进，储能应用场景层出不穷。用户侧小型储能具有体积小、部署方便、应用灵活等优点，但是过于随机的调度模式也给电网运行带来隐患。用云储能理念入手，实现用户侧小储能装置的互联互通，提出了云储能服务系统架构及运营模式，并设计了云储能模式下小型储能装置的集群调度策略。通过设计具体仿真算例验证方法的可行性。验证结果显示所提出的运行模式和优化调度方案可落地、易实施、有成效，是对储能应用新场景的一种有益探索。

储能技术

压缩空气储能技术研究进展及未来展望

万明忠, 王元媛, 李峻, 鹿院卫, 赵甜, 吴玉庭

2023, 45(9):  26-31.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.004

摘要 ( 444 )   HTML ( 14 )   PDF (1004KB) ( 417 )  

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储能是实现“2030年碳达峰、2060年碳中和”的关键技术，压缩空气储能具有储能容量大、系统效率高和运行寿命长等优点，是一种适合大范围推广的规模化电力储能技术，也是电网侧规模化消纳可再生能源发电的重要手段。通过对压缩空气储能技术的发展过程进行综述，全面阐述不同形式压缩空气储能系统的工作原理、研究现状以及目前所面临的挑战，从压缩热储存角度分析压缩空气储能未来发展趋势，为压缩空气储能系统的设计提供参考。研究结果显示，随着高温储热技术的发展，高温绝热压缩空气储能技术因其效率优势成为未来压缩空气储能技术发展的热门方向。使用低熔点熔盐作为压缩空气储能系统中储存高温压缩机压缩热的储热介质，可以将压力水的储存温度降低，显著降低压缩空气储能系统的初投资成本。

添加纳米SiO₂熔盐传热储热稳定性能研究

孟强, 杨洋, 熊亚选

2023, 45(9):  32-39.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.005

摘要 ( 78 )   HTML ( 2 )   PDF (2096KB) ( 242 )  

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纳米熔盐具有优异的传热储热性能，但作为储热传热工质，要经历无数次储热/放热循环过程，因此纳米熔盐储/放热循环的稳定性非常重要。采用高温熔融法制备了不同配比的纳米熔盐，并利用自行设计的储热材料储/放热性能测试实验台进行冷热循环稳定性试验，间隔取出被测样品，采用差示扫描量热法和激光闪射法对其熔点、潜热、热重、比热和热导率进行试验测试，得到了该纳米熔盐储热材料在储/放热循环过程中的热物理性质随循环次数和成分配比的关系。分析发现添加质量分数1.0%的SiO₂纳米熔盐熔点更低，可操作的温度范围更广，储热系统所需的经济成本更小；添加质量分数0.5% SiO₂的纳米熔盐比热容与其他配比的纳米熔盐相比性能更优。

熔盐储热技术的应用现状与研究进展

张钟平, 刘亨, 谢玉荣, 赵大周, 牟敏, 陈桥

2023, 45(9):  40-47.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.006

摘要 ( 364 )   HTML ( 19 )   PDF (2330KB) ( 474 )  

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熔盐是一种理想的储热介质，具有黏度低、蒸汽压低、热稳定性高、储热密度高等优点，因此熔盐储热技术可以广泛应用于太阳能光热发电、火力发电机组的调峰调频、供暖与余热回收利用等领域。目前对熔盐储热关键技术的研究普遍以太阳能光热发电为中心展开，针对其他场景的研究与应用不够充分。在不同的应用场景下，熔盐的工作温度区间、加热方式、关键部件的选择和系统流程的布置都有区别。概述了熔盐储热技术的优势特点与技术关键，总结了在不同场景下的研究现状和最新的应用示范，分析了目前熔盐储热技术需要加强研究的关键方面，并提出了未来的发展趋势与目标。

储能技术类型及其应用发展综述

薛福, 马晓明, 游焰军

2023, 45(9):  48-58.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.007

摘要 ( 370 )   HTML ( 17 )   PDF (929KB) ( 846 )  

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储能是能源革命的关键性支撑技术。在碳中和背景下，储能技术快速发展，其作用和价值也日益凸显。对现有储能技术的类型和发展状况进行全面分析和总结，着重分析了不同储能技术的特点及差异性，并对其应用场景及经济性做了综合比较。分析认为，电池储能的研究重点是引入新储能材料，解决非传统电化学问题。热化学储能由于过程可逆性能耗小，适合长期存储，但需注重循环动态特性、建模、控制造价成本等。抽水蓄能和压缩空气储能技术成熟、储能容量高，适合大规模储能容量开发，但面临选址受地形限制、前期基建成本高、运维成本差异性大等问题。飞轮储能适用于频繁启动和储能释能周期短的场合，研究关键是如何减少转化过程中能量损耗。氢能应用则受存储运输环节及能源转换效率偏低等因素制约。分析可为储能领域相关研究工作的开展和政策的制定提供一定参考。

储能系统

直流微网蓄电池-SMES混合储能系统容量配置方法

乔力晖, 李明澈, 张睿, 方宗杰

2023, 45(9):  59-64.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.008

摘要 ( 83 )   HTML ( 4 )   PDF (1083KB) ( 200 )  

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配置混合储能系统（HESS）可以有效减轻光伏发电输出功率波动性对直流微网的安全可靠运行带来的不利影响。为了更好地利用超导磁储能（SMES）响应速度快、功率密度高、效率高、可以无损储存电能等优点，基于与蓄电池组合而成的HESS的互补特性提出了以提高HESS经济性为目标的能量管理策略。对蓄电池-SMES HESS建立系统全生命周期成本（LCC）模型及其约束条件。对HESS进行容量优化配置可以有效降低系统成本，在满足系统功率要求的前提下，将最小LCC作为目标函数，通过引入加速因子的粒子群算法对系统容量进行配置，并结合算例建立微网模型，验证所提容量配置策略的有效性。

基于改进鲸鱼优化算法的共享储能优化配置研究

栗庆根, 孙娜, 董海鹰

2023, 45(9):  65-76.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.009

摘要 ( 69 )   HTML ( 3 )   PDF (1727KB) ( 183 )  

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针对新能源消纳场景中储能资源闲置和商业模式缺乏的现象，在保证储能功率容量和消纳目标相匹配的基础上，提出了一种基于改进鲸鱼优化算法（WOA）的共享储能优化配置方法。该方法基于发电侧共享储能运行模式，考虑储能电站运行状态、并网功率需求约束下储能在新能源消纳场景的投资运维成本和效益。建立以共享储能系统收益最大为目标的优化配置模型，结合新能源出力及并网功率需求，使用改进WOA对模型进行求解。通过算例对比分析表明：配置共享储能后提升了新能源消纳率，提高了共享储能的投资回报率，与独立储能相比较，储能利用率、消纳调节能力和经济性都得到了大幅提高，能有效弥补因新能源出力不足导致的并网功率缺额，有利于共享储能大规模投资建设。

光储协同综合智慧能源站自动功率控制系统研究

陈晓英, 楼继开, 邱亚鸣, 胡静, 陆裔晨, 岑垚, 雷顶

2023, 45(9):  77-85.  doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.010

摘要 ( 89 )   HTML ( 3 )   PDF (2043KB) ( 233 )  

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为使可调节负荷参与电力市场辅助服务期间收益最大化，提升可调节负荷的自动控制水平势在必行。针对可调节容量相对较大、响应速度相对较快的光储协同综合智慧能源，在分析《华东区域电力并网运行管理实施细则》《华东区域电力辅助服务管理实施细则》对可调节负荷相关考核补偿指标要求的基础上，提出综合智慧能源控制系统参与自动功率控制（APC）辅助服务应具备的基本条件，构建“多尺度负荷预测-APC响应策略寻优-底层协同控制”完整的控制系统架构，制定三层控制系统架构的程序部署方式，并给出典型系统的监控画面。项目实践表明，该控制系统能够实现光储协同综合智慧能源的全自动、经济地APC响应，为类似园区型综合智慧能源站参与APC辅助服务提供了参考，对底层控制系统层面的研究有借鉴意义。