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平滑风电波动的飞轮协同电池混合储能系统经济性配置

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动力工程学报 2024年第7期44卷 1101-1108页

作者：滕伟许庆祥王亚军秦润武鑫柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 深能南京能源控股有限公司南京210000

针对风电场的有功功率波动,采用小波包分解的功率平抑算法,得到满足并网要求的低频信号分量和高频的混合储能系统参考功率,并使用低通滤波分频和信号平滑去噪方法获得飞轮储能和电池储能的参考信号,同时考虑放电深度和循环次数对电池储... 详细信息

针对风电场的有功功率波动,采用小波包分解的功率平抑算法,得到满足并网要求的低频信号分量和高频的混合储能系统参考功率,并使用低通滤波分频和信号平滑去噪方法获得飞轮储能和电池储能的参考信号,同时考虑放电深度和循环次数对电池储能系统寿命的影响,构建混合储能系统在计划年限内的全生命周期经济性模型,采用多跟踪器优化算法(MTOA)得到最优的混合储能容量配置。最后,结合风电场实际功率数据,仿真分析验证混合储能系统对功率平抑的有效性和经济性。结果表明:混合储能系统既能保证风电场的有功功率波动满足并网要求,又能充分发挥不同储能形式特性,降低系统运行成本。

关键词：有功功率波动混合储能容量配置全生命周期经济性

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复合材料储能飞轮转子多环配合下的应力分析

动力工程学报 2024年

作者：张宇滕伟王亚军秦润彭迪康柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心深能南京能源控股有限公司

分析了复合材料飞轮转子多环配合结构下的应力状态:考虑飞轮转子多环装配后的静态初应力、装配后的静态位移、工作状态下多环过盈配合的应力、复合材料轮缘纤维缠绕对应力的影响,建立了正交各向异性材料轴对称的飞轮转子理论模型,计算... 详细信息

分析了复合材料飞轮转子多环配合结构下的应力状态:考虑飞轮转子多环装配后的静态初应力、装配后的静态位移、工作状态下多环过盈配合的应力、复合材料轮缘纤维缠绕对应力的影响,建立了正交各向异性材料轴对称的飞轮转子理论模型,计算了离心力、环间配合压力作用下转子各环的径向和环向应力分布。分析了过盈量与转子各环应力的关系,确立了过盈量的选取准则。结果表明:随着过盈量的增大,金属转轴和金属轮毂间的应力会先减小再增大,复合材料轮缘间的应力会相应增大。

关键词：飞轮转子系统应力分析复合材料过盈量选取

基于改进变步长LMS算法的储能飞轮主动磁轴承-转子系统振动控制

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轴承 2024年第7期 99-105页

作者：徐显昭王亚军张昊随滕伟柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 深能南京能源控股有限公司南京210000

针对储能飞轮主动磁轴承-转子系统的振动控制,在变步长最小均方差(LMS)算法的基础上采用一种改进的步长因子并对其可变参数和算法效果进行对比分析,改进算法在提高迭代收敛速度的同时还能保持一定的稳态误差。对基于有限铁木辛柯梁单元... 详细信息

针对储能飞轮主动磁轴承-转子系统的振动控制,在变步长最小均方差(LMS)算法的基础上采用一种改进的步长因子并对其可变参数和算法效果进行对比分析,改进算法在提高迭代收敛速度的同时还能保持一定的稳态误差。对基于有限铁木辛柯梁单元法建立的轴承-转子系统动力学模型的仿真结果表明,在转子的振动位移反馈信号进入控制器前,利用基于改进步长因子LMS算法的自适应滤波器可以有效识别并滤除与转子同频的信号分量,从而实现储能飞轮主动磁轴承-转子系统的不平衡振动控制。

关键词：滑动轴承磁力轴承飞轮转子振动抑制不平衡最小均方算法

基于部分模型辅助LADRC的电磁轴承-飞轮转子系统振动抑制

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轴承 2024年第7期 106-114页

作者：吴传磊滕伟王亚军秦润柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 深能南京能源控股有限公司南京210000

针对电磁轴承支承的飞轮转子系统振动抑制问题,提出了一种部分模型辅助线性自抗扰控制方法,建立考虑陀螺效应和不平衡力的刚性飞轮转子系统径向四自由度二阶数学模型,将各自由度二阶模型中的本自由度项作为已知信息辅助线性扩张状态观... 详细信息

针对电磁轴承支承的飞轮转子系统振动抑制问题,提出了一种部分模型辅助线性自抗扰控制方法,建立考虑陀螺效应和不平衡力的刚性飞轮转子系统径向四自由度二阶数学模型,将各自由度二阶模型中的本自由度项作为已知信息辅助线性扩张状态观测器的设计,其他自由度项和不平衡力作为外界扰动,并设计线性状态误差反馈控制律对总扰动进行实时补偿。仿真结果表明,所提方法能以更低的观测器带宽达到与线性自抗扰控制相同的控制性能,并实现飞轮转子径向4个自由度之间的有效解耦,比分散PID控制具有更好的动态性能和抗干扰能力,可实现转子全转速范围内振动的有效抑制。

关键词：滑动轴承磁力轴承陀螺效应转子系统不平衡力振动抑制

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双碳时代下多源生物质热化学转化资源化利用研究进展

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洁净煤技术 2024年第3期30卷 1-20页

作者：陆强谢文銮胡斌刘吉张镇西李凯华北电力大学新能源发电国家工程研究中心

生物质是唯一的可再生碳资源，具有来源广泛、储量丰富等显著优势，利用先进的生物质热化学转化技术，可获得多种高值燃料、化学品和碳基材料，进而实现对化石资源的部分替代，在新能源领域具有重要的战略地位和发展前景。尽管生物质能... 详细信息

生物质是唯一的可再生碳资源，具有来源广泛、储量丰富等显著优势，利用先进的生物质热化学转化技术，可获得多种高值燃料、化学品和碳基材料，进而实现对化石资源的部分替代，在新能源领域具有重要的战略地位和发展前景。尽管生物质能源化利用技术已取得长足发展，但伴随社会与科技飞速进步，生物质的范畴已不再局限于传统农林废弃物，而是涵盖了农林源、工业源和生活源等多种来源的有机废弃物。复杂组成结构和差异化热分解特性为生物质的高选择性和大规模转化带来严重阻碍，如何实现其高值资源化利用仍面临诸多挑战。论述了生物质热化学转化技术发展现状，从多源生物质组成与热分解特性出发，针对热转化产物品质低和选择性差等问题，对比分析了当前选择性热解制备高值产物、热解重整制氢、新型气化等多种前沿资源化利用技术的最新研究成果与发展趋势。然而，要推动双碳时代下多源生物质热化学转化技术的进一步发展，仍需重点关注以下方面。首先，规模化利用是未来发展的必然趋势，开发高效的催化工艺与反应装备至关重要。通过突破催化剂效率瓶颈与循环再生技术，降低催化运行成本，同时研发新型热转化反应设备，优化传热与抗结焦性能，实现目标产物的定向富集，配合高效的原料收储运策略，从全流程提升生物质热化学转化工业化生产经济性。其次，全组分转化是实现生物质高值利用的关键。通过深入研究生物质不同特征组分分解机理和协同转化机制，开发耦合多重预处理、定向热转化和精准分离冷凝等技术，将生物质原料转化为富含高值化学品的生物油、高品质可燃气和高性能炭材料，实现热解多联产综合利用，有效提高技术资源产出率。最后，多能互补也是未来重要发展方向。通过将生物质与其他清洁能源与电力进行有效整合，充分发挥生物质热分解产物的长周期化学储能特性，构建灵活的多能互补供应体系，实现新能源产业的多维发展与经济效益提升。

关键词：多源生物质双碳热化学转化热解气化

来源：博看期刊

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考虑广义储能和LCA碳排放的综合能源系统低碳优化运行策略

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上海交通大学学报 2024年第5期58卷 647-658页

作者：孙毅谷家训郑顺林李熊陆春光刘炜华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 国网浙江省电力有限公司营销服务中心杭州311121

综合能源系统(IES)是当前能源转型低碳发展背景下实现“双碳”目标的关键,为了提高IES碳减排能力,需要充分利用需求侧负荷资源和传统储能设备等广义储能资源参与IES优化.首先,建立一种综合考虑可再生能源、能源转换设备、广义储能设备... 详细信息

综合能源系统(IES)是当前能源转型低碳发展背景下实现“双碳”目标的关键,为了提高IES碳减排能力,需要充分利用需求侧负荷资源和传统储能设备等广义储能资源参与IES优化.首先,建立一种综合考虑可再生能源、能源转换设备、广义储能设备、能源市场交易的IES优化运行模型.然后,使用生命周期评估法(LCA)对IES中能源循环、设备循环的全过程进行碳排放量计算,并将碳排放成本纳入系统总成本.最后,利用仿真实验验证所提模型不仅有利于降低IES总调度成本,还能降低系统的碳排放量,有效促进IES的低碳发展.

关键词：广义储能碳排放综合能源系统优化运行生命周期评估法

新型储能技术进展与挑战Ⅱ:物理储能与储热技术

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太阳能 2024年第8期 48-58页

作者：巨星徐超郝俊红宋记锋滕伟田华军赵海森陈哲王天虎廖志荣杜小泽华北电力大学新型储能技术北京实验室北京102206

新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了... 详细信息

新型储能技术日益成为中国建设新型能源体系和新型电力系统的关键技术,已成为中国经济发展的新动能,将在促进可再生能源消纳、实现能源体系转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面发挥重要作用,相关技术研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成与规划3个部分,对各类新型储能技术的应用领域、最新研究进展及局限性等问题进行了全面系统的对比分析,并进一步探讨了储能集成、安全、规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第2部分为物理储能与储热技术,重点对物理储能与储热技术中的压缩空气储能、飞轮储能、重力储能、相变储热、热化学储热和卡诺电池技术与工程的相关成果进行了综合分析与讨论。总体而言,物理储能和储热技术大多具有使用寿命长、安全性高的特点,且在能量转化过程中自身多具有转动惯量,属于电网支撑型的储能技术,可满足从大规模长时储能到高功率快速响应的不同需求。在新兴的物理储能和储热技术中,重力储能和卡诺电池的相关技术显示出良好的发展前景。

关键词：储能技术物理储能压缩空气储能飞轮储能重力储能相变储热热化学储热卡诺电池

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基于效益分析的重力储能系统能流路径选择方法

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南方电网技术 2024年

作者：李震陈巨龙朱永清王斌牟雪鹏高天张佑康方舒扬贵州电网有限责任公司电网规划研究中心华北电力大学电气与电子工程学院

重力储能系统(gravity energy storage system, GESS)在充电过程中可以从电网或新能源场站吸收电能。当新能源场站功率波动导致充电功率不足时，可选择两条能流路径应对充电功率波动，即调节质量块数量和直接从电网吸收能量，但如何合... 详细信息

重力储能系统(gravity energy storage system, GESS)在充电过程中可以从电网或新能源场站吸收电能。当新能源场站功率波动导致充电功率不足时，可选择两条能流路径应对充电功率波动，即调节质量块数量和直接从电网吸收能量，但如何合理选择上述路径是工程应用中的难题。为解决上述难题，提出了一种基于效益分析的重力储能系统能流路径选择方法，实现新能源站功率波动下的充电效益最优。首先，以斜坡式重力储能系统为例，对其储能过程中两条能量流动路径进行了详细分析；其次，以效益最优为目标建立了效益分析模型，并提出了上述能流路径下的功率缺额阈值计算方法；最后，以配置250kW斜坡重力储能系统的800kW光伏电站为例，在新能源波动条件下对比分析了采用不同能流路径时的储能系统充电成本及效益，对所提方法进行验证。结果表明，所提方法能够及时调整重力储能系统充电功率，有效解决新能源发电量不足问题，同时系统充电效益可提高44.95%。

关键词：功率波动新能源重力储能系统能流路径效益分析

功率型储能技术在新能源场站一次调频中的作用及应用研究

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太阳能 2024年第2期 76-85页

作者：李晓峰涂伟超马丽姜铭琨季圣峰国家电投集团青海光伏产业创新中心西宁810000 华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 常州博瑞电力自动化设备有限公司常州213000

在以新能源为主体的新型电力系统中,面临着由新能源发电量大比例增加导致电力系统安全稳定运行风险增大的问题,主要表现为电网调节能力及抗干扰能力不断下降。如何通过先进的储能技术解决新能源场站调频能力不足的问题,研制适用于新能... 详细信息

在以新能源为主体的新型电力系统中,面临着由新能源发电量大比例增加导致电力系统安全稳定运行风险增大的问题,主要表现为电网调节能力及抗干扰能力不断下降。如何通过先进的储能技术解决新能源场站调频能力不足的问题,研制适用于新能源场站一次调频支撑的功率型储能系统,为电网支撑型新能源场站进行技术储备和规模化实证,从而实现大规模新能源电力的友好高效送出。从新能源场站实际工程应用的角度出发,提出采用钛酸锂电池、飞轮储能和超级电容这3种不同的新型功率型储能技术构成的一次调频储能系统,对功率型储能技术在新能源场站一次调频中的作用和功能进行了验证。研究结果表明:实现一次调频功能是新能源场站从非主体电源成长为主体电源过程中应当承担的责任,对电力系统的安全稳定将起到积极的支撑作用;采用灵活的站控层结构和快速的通信方式,才能充分发挥一次调频储能系统的快速响应特性;功率型储能技术的充放电循环寿命长,更适用于一次调频的应用场景。研究结果可促进功率型储能产业链的加速完善。

关键词：一次调频新能源钛酸锂电池飞轮储能超级电容功率型储能电力系统