2019年, 第38卷, 第9期　刊出日期：2019-09-23

  

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储能应用专刊（特约主编：陈永翀研究员，刘勇高级工程师）
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  储能的度电成本和里程成本分析

  何颖源， 陈永翀， 刘勇， 刘昊， 刘丹丹， 孙晨宇

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 1-10. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907045

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  储能是促进可再生能源消纳和提升电网韧性的重要手段，而储能成本是决定储能技术应用和产业发展规模的重要参数。本文针对典型的容量型和功率型储能应用场景，结合产业调研数据和储能全生命周期技术分析，对储能度电成本和里程成本进行测算。结果表明，电化学储能目前的度电成本大致在0.6～0.9元/(kW·h)，距离规模应用的目标成本0.3～0.4元/(kW·h)还有相当的差距。因此，储能技术的发展需要围绕“低成本、长寿命、高安全和易回收”的目标，在综合考虑系统制造、系统寿命、系统安全和回收再生的基础上，开发变革性的储能技术和产品。本文工作对于构建市场导向的绿色储能技术创新体系具有重要参考意义。
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  考虑相关性的离网型风储微网中储能容量配置方法

  朱永强，张泉，刘康，张璐

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 11-16. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907034

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  随着能源危机和环保问题的日益严重，以风能为代表的新能源发电技术快速发展。本文以包含风电和储能的微网为对象，研究离网模式下储能容量的配置问题。为同时保证离网型风储微网的供电可靠性和风能利用率，提出了能量不平衡率的概念。同时考虑风电出力与负荷变化规律的相关性，研究能量不平衡率和相关性对储能容量的影响。最后在具体微网条件下，以能量不平衡率为约束，以系统综合成本最低为目标配置了储能容量。
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  考虑动态载流特性的风电场储能优化配置

  张成炜， 张锶恒， 刘泽槐

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 17-25. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907042

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  现有风电场储能优化配置方法并未充分考虑风速等微气象条件对风电场架空送出线路实时输电能力的影响，线路输电能力的潜力仍有进一步挖掘利用的空间。为了进一步提高电力系统的清洁能源综合利用水平，本文基于Morgan公式，提出一种风电场储能系统优化配置方法，所提出方法综合考虑架空送出线路的动态增容效应和风电场出力特性的匹配，以风电场年净收益最大化为优化目标，建立风电场储能系统优化配置模型，根据地区历史气象数据等信息实现风电场储能系统容量和功率的优化配置。最后，通过算例分析验证了本文所提出的方法。算例结果表明，所提出优化配置方法能够进一步挖掘和利用风电场架空送出线路的输电能力，通过优化配置风电场储能系统，提高清洁能源利用水平，满足系统的经济性要求。
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  配电网移动储能优化配置研究

  蔡博戎， 凌开元， 姜华， 周洁， 魏歆

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 26-32. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907033

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  移动储能可以有效解决配电网中因分布式电源大量接入引起的电压越限问题。移动储能投资商是一个独立的利益主体，其收益很大程度上取决于移动储能配置是否合理。基于此本文提出配电网中的移动储能优化配置模型。该模型在移动储能车运行策略基础上，以投资周期内移动储能投资商收益最大为目标，考虑移动储能套利、参与调压的收益、延缓配电网升级的补贴收益及其投资与运行成本，计及配电网调压、接入节点转换、能量守恒等约束，对移动储能车的数量与额定容量进行优化。以改进IEEE33节点系统进行算例分析，算例结果表明本文优化配置模型可以使移动储能投资商获得盈利，提升移动储能经济性。
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  蓄电池-超级电容混合储能系统性能优化

  柴秀慧， 张纯江， 柴建国， 李艳， 刚磊

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 33-41. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907036

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  风能和太阳能的不确定性和负载功率突变都会引起直流母线电压波动，从而影响连接于直流母线的功率变换器电能质量，配置混合储能系统(HESS)可以提高直流母线电压性能和保证系统功率平衡。针对蓄电池超级电容混合储能系统，本文采用蓄电池储能系统稳定直流母线电压，超级电容储能系统采用基于高通滤波器的单电流环的控制策略，建立HESS控制模型，推导出在负载扰动下直流母线波动电压的时域表达式，以此为基础详细分析电压外环开环剪切频率ωcv和高通滤波器转折频率ω0与ωcv的比值kH对HESS抗干扰性能和超级电容容量的影响，得出HESS控制参数设计方法。按最大剪切频率fcvmax设计电压外环以达到整体优化系统性能和降低成本的目的。kH的约束条件为kH≤05，并给出不同目标下kH选择依据。通过设计HESS控制参数，可以有效抑制直流母线电压波动，达到优化系统性能的目的。最后，通过2MW储能系统仿真模型和小功率实验平台的结果验证了理论分析的正确性和可行性。
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  电转甲烷储能技术的研究进展

  闫存极， 李鑫， 窦立广， 张东， 张京业， 常春， 肖立业

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 42-51. https://doi.org/10.12067/ATEEE1904070

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  电制碳氢燃料储能技术具有大规模储运成本低、减少CO2排放和加强不同形式能源系统耦合等特征，对促进可再生能源发展具有重要意义。理论上电制碳氢燃料的技术路线有多条，现有示范项目主要采用电解水制氢结合CO2加氢技术路线。利用CO2加氢反应可制备多种碳氢燃料，其中CO2加氢制甲烷的催化剂技术发展相对成熟，由此使电转甲烷储能技术成为具有实用潜力的电制碳氢燃料储能技术。本文全面分析了电转甲烷储能技术所涉及的关键技术环节，包括电解水制氢技术、CO2加氢甲烷化技术、CO2的来源和捕集技术等的发展现状，并详细介绍了目前国际上电转甲烷储能示范项目的研究进展情况，最后对电转甲烷储能技术的发展趋势进行了展望。
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  光伏储能电站的经济性分析

  冯晓丽

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 52-58. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907035

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  随着光伏、风电等不具备储能功能的可再生能源的增加，其接入电网时对电网产生了较大的冲击，为保证电网安全稳定运行，会对光伏、风电进行限电。配备储能系统后，光伏就具备调峰能力，可根据电网调度进行运行，解决光伏电站限电的问题。本文对某实际光伏电站运行数据进行分析，设计并优化了梯次利用电池储能系统容量，并对该储能系统项目投资的经济性进行评价。研究结果表明，为该光伏电站配置2MW·h储能系统时，项目税后净现值最高，此时，该储能项目税前内部收益率为9.84%，表明该项目值得投资，税后投资回收期为9.14年；当上网电量降低10.1%、或含税上网电价降低10.1%（降低至0.9716元/（kW·h）），或项目静态投资成本增加12%时，项目税前内部收益率仍可达到8%的基准收益率，表明项目具有较强的抗风险能力。
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  锂浆液电池正极集流体表面改性研究（英文）

  TIAN Xue qin, FENG Cai mei, JIANG Han, MA Shi-yi, CHEN Yong-chong, LIU Dan-dan, ZHAO Teng

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 59-66. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907043

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  Lithium slurry battery (LSB) is a new energy storage technology suitable for the application in lowspeed electric vehicles, base stations, household cases and power grid. Contact resistance between the current collector and the electrode slurry is critical for the electrochemical performance of this technique. In the present work, Al matrixes were decorated with different ratios of carbon black (CB) and polyvinylidene fluoride (PVDF) to investigate the influence of current collector surface treatment on LiFePO4 half slurry cells. Results showed that the ratio of CB and PVDF affected the homogeneity, the microcrack formation, the surface area, the porosity and the adhesion of the coating layer, leading to different electronic and ionic resistances. When the content of CB is too high, the insufficient adhesion agent was not able to accommodate the high surface tension of the CB nanoparticles during drying process, forming cracks and increasing contact resistance. The specific surface area and pore volume of the coating layer was found to first increase and then decrease as the ratio of CB∶PVDF increased from 1∶1 to 5∶1, with a maximum around 3∶1. This phenomenon was consistent with the measured ohmic resistance and charge/discharge profiles. Larger porosity and surface area of the coating layer were beneficial for the transfer of lithium ions in the electrolyte and the electrochemical reactions. Finally, a specific capacity of 1492(mA·h)/g at 02mA/cm2 was obtained for LiFePO4 half slurry cell using the optimized Al mesh current collector with a coating ratio of 3∶1 (CB∶PVDF).
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  压缩空气储能系统性能分析研究

  刘明义，朱勇，曹传钊，曹曦，朱连峻，郑建涛

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 67-72. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907032

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  压缩空气储能系统是一种新型大规模电力储能系统，目前已发展到第三代，系统效率是评价系统性能的重要指标，已有的研究很少基于相同的系统配置定量研究三代系统效率的差异。本文基于相同的系统配置，针对三代典型系统分别建模，比较各系统能量转换效率，分析能量损失分布，同时研究压缩机压比对系统效率的影响。仿真结果表明，先进绝热压缩空气储能系统回收利用压缩热，效率分别为63.17%（储热介质为导热油）和58.71%（储热介质为水），高于传统系统（44.95%）和带回热的系统（49.04%）。提高压缩机压比，对各系统的能量效率影响不同。本文仿真研究结果为提高对三代储能系统的热力性能认识提供了理论支撑。
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  钒液流电池的综合建模研究

  常志松，王志强，袁铁江，王茜，李国锋，王宁会

  电工电能新技术. 2019, 38(9): 73-80. https://doi.org/10.12067/ATEEE1907038

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  本文以全钒液流电池(VRB)的等效电路模型为基础，包括电堆电动势、过电势和欧姆极化，结合分析离子扩散、电解液流动损耗和温度变化的动态模型，在Simulink中建立了VRB的动态等效电路仿真模型。将实验测量的参数代入所建立的模型中，对比了恒流以及恒功率充放电的实验与仿真曲线，经定量分析可知所建立模型的误差小于1%。最后结合仿真数据分析了VRB的电荷效率和能量效率，结果表明充放电循环电流/功率越大，其电荷效率越高，但能量效率随之降低。
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  电工电能新技术. 2019, 38(9): 81-82.

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