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构网型储能变流器国内外技术标准对比与分析

电力系统自动化 2024年

作者：周京华李津北方工业大学储能科学与工程学院新型储能技术北京实验室

构网型储能变流器可以提高新能源消纳水平，是稳定新能源电力系统的重要装置。建立并完善储能变流器构网能力的量化指标和标准化测试方法是实现构网技术大规模工程应用的前提条件，世界多国正在有步骤地开展技术标准制定和项目推广工作... 详细信息

构网型储能变流器可以提高新能源消纳水平，是稳定新能源电力系统的重要装置。建立并完善储能变流器构网能力的量化指标和标准化测试方法是实现构网技术大规模工程应用的前提条件，世界多国正在有步骤地开展技术标准制定和项目推广工作。文中围绕构网型储能变流器的功能分类、技术指标和合规性验证等方面，系统梳理了国内外的白皮书、技术规范以及技术报告，阐述了国内外标准中构网型储能变流器的性能量化指标、功能测试内容与技术规范要求，解读了频率变化率主动响应、惯量主动响应、相位跳变主动响应、电压跳变主动响应等指标的技术内涵，分析了为验证构网型储能变流器在具体应用场景下量化性能指标采用的多层级电磁暂态仿真建模步骤和要求，以及构网型储能变流器在项目中的在线监测数据要求。然后，汇总了目前国内相关标准以及地方政策并归纳出12种构网功能及参数要求。最后，对构网型储能变流器技术标准优化与研究方向进行了展望，为构网型储能变流器技术推广以及大规模工程应用提供参考。

关键词：构网技术储能变流器技术规范功能定义技术指标合规性验证电磁暂态模型惯量响应频率响应

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碱性水电解槽关键材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1841-1860页

作者：刁书楷赵雄郁章涛陈明轩刘影李森林杨天让刘建国华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101100 三峡科技有限责任公司北京101100

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发... 详细信息

绿氢需求的快速增长对制氢电解槽提出了低成本、高电密以及适应低/变负载运行和快速/频繁启停的要求。碱性水电解制氢是当前低成本电解制氢的首选方法,但其电流密度低且设备庞大,难以适应可再生能源的电力波动性。碱性水电解的进一步发展面临着关键材料性能提升、电解槽优化设计和运行调控等方面的技术挑战。本文在介绍碱性水电解基本原理的基础上,梳理了限制碱性电解槽电流密度和负载运行范围的关键材料的研究进展。针对电解槽运行控制,阐述了反向电流对电极材料的影响与缓解策略,最后展望了碱性水电解制氢技术发展前景与挑战。

关键词：碱性水电解制氢电极复合隔膜

固体电解质界面层锂合金相的高通量筛选与界面离子输运研究

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物理化学学报 2024年第3期40卷 50-59页

作者：窦智段慧宇林奕希夏颖慧郑明波许真铭南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省高效电化学储能技术重点实验室南京210016

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证... 详细信息

固体电解质界面层(SEI)对锂离子电池的电化学性能有着重要影响,理想的SEI层应同时具备良好的电子绝缘性、较高的离子电导率,以及一定的界面机械强度来承受锂沉积/剥离行为所伴随的体积变化和抑制锂枝晶形成。构筑LiF基人工SEI层已被证明是保护固态锂离子电池负极界面的有效策略。本工作通过材料数据库挖掘技术、高通量第一性原理计算和从头算分子动力学模拟对若干锂合金进行相图计算、扩散能垒计算,以评估其热力学稳定性和锂离子扩散能力,最终筛选出27种可用于LiF基人工SEI层锂离子导电相的锂合金材料。同时,对若干锂合金的晶体结构-扩散性质进行构效关系分析发现,锂合金晶体结构类型对锂离子扩散能力的影响比其元素组分更加显著,即I43d和Fm3m族群结构的锂合金具备非常优异的锂离子输运性能,而Pm3m和F43m族群结构的锂合金扩散通道狭窄,锂离子输运性能差。此外,本计算工作发现锂离子在LiF晶体中扩散迁移是极其困难的,而在LiF晶界和LiF/LiM合金界面迁移扩散阻力极小,藉此获得人工SEI界面层中锂离子输运的物理图像。

关键词：固态电池人工SEI界面锂合金第一性原理计算界面离子扩散

新型储能技术进展与挑战III：储能集成技术、安全技术和系统规划调度

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太阳能 2024年第09期 39-48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

新型储能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。与之相应，新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作，共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能... 详细信息

新型储能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。与之相应，新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作，共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成技术、安全技术和系统规划调度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技术、安全技术、系统规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第3部分为新型储能技术进展与挑战，重点对储能集成技术、安全技术和系统规划调度中的高压级联技术、构网型储能技术、数智化和数字孪生技术、分布式温度监测技术、浸没式液冷技术、高效的优化算法等技术进展进行综合分析与讨论。

关键词：储能集成技术储能安全技术储能系统规划调度多元储能技术

来源：博看期刊

新型储能技术进展与挑战Ⅲ:储能集成技术、安全技术和系统规划调度

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太阳能 2024年第9期 39-48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。与之相应,新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集... 详细信息

新型储能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。与之相应,新型储能技术的相关研究也在快速发展。开展了该领域的系列评价性综述工作,共分为电化学储能技术、物理储能与储热技术、储能集成技术、安全技术和系统规划调度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技术、安全技术、系统规划调度等储能系统相关领域面临的挑战及发展趋势。第3部分为新型储能技术进展与挑战,重点对储能集成技术、安全技术和系统规划调度中的高压级联技术、构网型储能技术、数智化和数字孪生技术、分布式温度监测技术、浸没式液冷技术、高效的优化算法等技术进展进行综合分析与讨论。

关键词：储能集成技术储能安全技术储能系统规划调度多元储能技术

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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新型储能技术进展与挑战I:电化学储能技术

太阳能 2024年第7期 98-108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1部分为电化学储能技术,重点对锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池和水系电池的技术与工程的相关成果进行了综合分析与讨论。电化学储能技术具有灵活配置的特点,可以满足不同功率和能量的应用需求,锂离子电池技术的成熟度最高,在储能市场占有主体地位,未来进一步发展集中于系统集成和安全技术方面,以推进更大规模的商业化应用。其他一些尚处于基础研究阶段的电池技术也展现出了巨大的发展潜力,比如:固态电池具有更高的安全性,钠离子电池具有优越的低温性能,液流电池具有较长的循环寿命等。

关键词：储能技术电化学储能锂离子电池钠离子电池液流电池固态电池水系电池

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燃料利用率和再循环比对可逆固体氧化物电池系统性能的影响分析

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中国电机工程学报 2024年

作者：于诗魁王丽霞李承周张雨檬王利刚华北电力大学能源电力创新研究院新型储能技术北京实验室威海市热电工程安装有限公司

固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换，实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率，因此应用推广潜力大。具有高品位余热的尾气再循环利用一方面可以预热电池入口气体，另一方面可以提高系统燃料利用... 详细信息

固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换，实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率，因此应用推广潜力大。具有高品位余热的尾气再循环利用一方面可以预热电池入口气体，另一方面可以提高系统燃料利用率，是固体氧化物电池系统高效运行的关键环节。本文建立了再循环可逆固体氧化物电池发电/制氢双模式系统仿真模型，从效率、电压和流量等参数的角度解析了燃料利用率与再循环比对可逆系统性能的影响机制。发电模式下，系统效率随燃料利用率和再循环比的提高而增大，最高可达52.07%；制氢模式下，系统效率随燃料利用率的提高而增大，随再循环比的提高而减小，最高可达79.62%。

关键词：可逆固体氧化物电池燃料利用率再循环性能分析余热利用

支撑我国能源转型的灵活燃煤发电新技术：燃煤耦合储能系统及智能控制系统

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中国电机工程学报 2024年第17期44卷 6855-6883页

作者：刘吉臻王庆华张效宁牛玉广徐进良余雄江江凯军谢剑王艳北京怀柔实验室

我国清洁低碳安全高效的能源体系正逐步建立，以新能源为主体的新型电力系统对燃煤发电机组的灵活运行与优化调控提出了更严格的要求。燃煤发电机组耦合储能系统是提升机组调峰能力与支撑水平的有效途径。灵活运行为智能控制赋予现实需... 详细信息

我国清洁低碳安全高效的能源体系正逐步建立，以新能源为主体的新型电力系统对燃煤发电机组的灵活运行与优化调控提出了更严格的要求。燃煤发电机组耦合储能系统是提升机组调峰能力与支撑水平的有效途径。灵活运行为智能控制赋予现实需求，智能控制为灵活的实现提供技术支撑，发展智能控制系统是提升机组调峰能力与支撑水平的着手点。该文梳理灵活燃煤发电中燃煤耦合储能系统及控制系统的研究进展，对比各类燃煤耦合储能系统的特征、应用领域与存在问题，同时阐述燃煤发电机组控制系统智能化建设中状态检测、自动控制、运行优化等应用中感知、分析、决策、控制各环节的现状与挑战。分别从储能系统中熔盐储热热力系统重构、关键部件设计、非电伴热3个层面，以及智能控制系统泛在感知、智能控制与智能运行3个层面归纳出支撑我国能源转型的灵活燃煤发电新技术，并对燃煤发电机组未来的发展方向进行展望，可为燃煤发电机组的灵活性运行和智能化建设提供一定参考。

关键词：燃煤发电机组灵活运行储能系统智能控制