随着新能源发电比例不断提高,由此引发的短时大规模功率爬坡事件愈加频繁,因此研究多类型储能爬坡功率分配策略对防范极端爬坡风险、保障系统稳定运行具有重要意义。该文提出一种面向紧急爬坡需求的多类型储能功率优化分配策略,引入深...随着新能源发电比例不断提高,由此引发的短时大规模功率爬坡事件愈加频繁,因此研究多类型储能爬坡功率分配策略对防范极端爬坡风险、保障系统稳定运行具有重要意义。该文提出一种面向紧急爬坡需求的多类型储能功率优化分配策略,引入深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)方法以兼顾功率分配的准确性与时效性。首先,以绝热压缩空气储能(adiabatic compressed air energy storage,A-CAES)、风电联合储能、火电联合飞轮储能为代表,分析多类型储能的爬坡互补特性,重点研究A-CAES的非线性热动-气动耦合特征及风储系统的风机转子动能瞬态响应行为,并据此构建多类型储能爬坡功率响应模型;其次,将功率优化分配问题转化为适合DRL的马尔可夫决策过程,并引入学习率动态衰减、策略熵以及状态归一化等训练机制,提出基于近端策略优化算法的电力系统多类型储能爬坡功率分配策略;最后,在多种爬坡场景下开展算例分析。结果表明,所提分配策略能够充分发挥各类储能的调控优势,提高爬坡功率分配的灵活性、精准性、时效性。展开更多
【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、...【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、应用场景和研究展望等方面进行综述。【方法】首先从GFM-ES和跟网型储能的区别以及控制方法等方面阐述了GFM-ES的主要特点;然后从频率支撑、电压支撑和黑启动等方面介绍了GFM-ES的主要应用场景;最后从GFM-ES的稳定性、优化配置和实际工程应用等方面提出了研究展望。【结论】构网型变流器的稳定性对储能机组的运行特性具有重要影响,需要进一步关注稳定问题的诱导原因、参数整定、控制和限流策略切换等;GFM-ES规划配置中,需要在功能性、复杂性、成本等方面进行权衡,以及构网型和跟网型储能的混合配置有待继续研究;加强GFM-ES机组之间的协调性和运行交互性,完善工程测试规范和标准,推动其在交直流混合电网及高压输电网络的应用。展开更多
能源电力系统低碳转型是中国实现碳达峰碳中和目标的基础和关键,生物质发电是保障能源安全前提下电力系统低碳转型的关键技术之一。在深入进行国内外生物质发电情况及政策调研基础上,系统梳理了中国生物质发电的发展和常规大气污染物的...能源电力系统低碳转型是中国实现碳达峰碳中和目标的基础和关键,生物质发电是保障能源安全前提下电力系统低碳转型的关键技术之一。在深入进行国内外生物质发电情况及政策调研基础上,系统梳理了中国生物质发电的发展和常规大气污染物的排放绩效等情况,研究了“双碳”目标下生物质发电面临的机遇与挑战,提出了发展路径建议。研究表明:(1)2010—2022年中国生物质发电装机容量快速增长,2022年底中国生物质发电装机容量已达4132万kW,整体技术水平先进,但规模仍然偏小,农林生物质发电在火电装机容量中占比仅为1.2%。(2)生物质电厂大气污染物排放控制技术取得重要进展,污染物排放得到有效控制。(3)生物质用于火力发电时具有转动惯量特性,可为光伏等新能源发电大力发展造成的电力系统转动惯量不足起到互补作用;且生物质是“碳中性”能源,综合利用生物质发电可为农民增加收入、可以替代高碳化石能源发电、采用生物质碳捕获和封存技术(bioenergy with carbon capture and storage,BECCS)工艺时可成为负碳技术,从全社会收益看,具有较好的正外部经济性,应当加大力度发展。(4)存在支持生物质发电的经济政策不到位,企业生产经营困难、大气污染物排放控制要求不适合、缺乏证明其低碳属性的权威方法学和补偿机制、在碳市场或国家核证自愿减排量市场中难以发挥作用等问题。(5)建议中国生物质发电的发展路径分为四个阶段:2025年前完善政策;2026—2030年积极有序发展生物质发电;2040年前持续扩大生物质发电规模,积累BECCS技术;2060年前生物质发电成为电力系统稳定运行的重要支撑和降碳发电技术,部分生物质发电机组可采用BECCS负碳技术,通过国际间碳排放交易产生效益。展开更多
为满足“双碳”目标下新型电力系统灵活调节需求,发展经济高效的储能技术势在必行,抽水蓄能耦合压缩空气储能系统(pumped hydro compressed air energy storage,PH-CAES)因其兼具抽水蓄能高效与压缩空气储能能量密度高、调节范围宽的优...为满足“双碳”目标下新型电力系统灵活调节需求,发展经济高效的储能技术势在必行,抽水蓄能耦合压缩空气储能系统(pumped hydro compressed air energy storage,PH-CAES)因其兼具抽水蓄能高效与压缩空气储能能量密度高、调节范围宽的优势而逐渐兴起。该文首先对PH-CAES的工作原理和技术特点进行了详细阐述,并与其他大规模新型物理储能技术路线进行对比分析;其次,结合PH-CAES的技术特点,梳理总结了PH-CAES电站建库选址优化、水气共容舱可靠储气和液体活塞高效运行3方面的研究现状;最后,分析了PH-CAES的未来发展趋势,从选址规划、流程优化和运行控制等方面梳理了建议关注的重点方向,以期为PH-CAES相关研究提供有益借鉴。展开更多
文摘随着新能源发电比例不断提高,由此引发的短时大规模功率爬坡事件愈加频繁,因此研究多类型储能爬坡功率分配策略对防范极端爬坡风险、保障系统稳定运行具有重要意义。该文提出一种面向紧急爬坡需求的多类型储能功率优化分配策略,引入深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)方法以兼顾功率分配的准确性与时效性。首先,以绝热压缩空气储能(adiabatic compressed air energy storage,A-CAES)、风电联合储能、火电联合飞轮储能为代表,分析多类型储能的爬坡互补特性,重点研究A-CAES的非线性热动-气动耦合特征及风储系统的风机转子动能瞬态响应行为,并据此构建多类型储能爬坡功率响应模型;其次,将功率优化分配问题转化为适合DRL的马尔可夫决策过程,并引入学习率动态衰减、策略熵以及状态归一化等训练机制,提出基于近端策略优化算法的电力系统多类型储能爬坡功率分配策略;最后,在多种爬坡场景下开展算例分析。结果表明,所提分配策略能够充分发挥各类储能的调控优势,提高爬坡功率分配的灵活性、精准性、时效性。
文摘【目的】“双高”电力系统(高比例可再生能源和高比例电力电子设备)低惯性、低阻尼的特征使电网在频率、电压等稳定问题面临着严峻的挑战。构网型储能(grid-forming energy storage,GFM-ES)具有频率调节和电压控制的能力,针对其特性、应用场景和研究展望等方面进行综述。【方法】首先从GFM-ES和跟网型储能的区别以及控制方法等方面阐述了GFM-ES的主要特点;然后从频率支撑、电压支撑和黑启动等方面介绍了GFM-ES的主要应用场景;最后从GFM-ES的稳定性、优化配置和实际工程应用等方面提出了研究展望。【结论】构网型变流器的稳定性对储能机组的运行特性具有重要影响,需要进一步关注稳定问题的诱导原因、参数整定、控制和限流策略切换等;GFM-ES规划配置中,需要在功能性、复杂性、成本等方面进行权衡,以及构网型和跟网型储能的混合配置有待继续研究;加强GFM-ES机组之间的协调性和运行交互性,完善工程测试规范和标准,推动其在交直流混合电网及高压输电网络的应用。
基金Development Path of Biomass Energy in China Based on Dual Carbon Goals(Stage 1):Technical Policy Research on Biomass Application inPower System under Dual Carbon Goals(G-2203-33075)。
文摘能源电力系统低碳转型是中国实现碳达峰碳中和目标的基础和关键,生物质发电是保障能源安全前提下电力系统低碳转型的关键技术之一。在深入进行国内外生物质发电情况及政策调研基础上,系统梳理了中国生物质发电的发展和常规大气污染物的排放绩效等情况,研究了“双碳”目标下生物质发电面临的机遇与挑战,提出了发展路径建议。研究表明:(1)2010—2022年中国生物质发电装机容量快速增长,2022年底中国生物质发电装机容量已达4132万kW,整体技术水平先进,但规模仍然偏小,农林生物质发电在火电装机容量中占比仅为1.2%。(2)生物质电厂大气污染物排放控制技术取得重要进展,污染物排放得到有效控制。(3)生物质用于火力发电时具有转动惯量特性,可为光伏等新能源发电大力发展造成的电力系统转动惯量不足起到互补作用;且生物质是“碳中性”能源,综合利用生物质发电可为农民增加收入、可以替代高碳化石能源发电、采用生物质碳捕获和封存技术(bioenergy with carbon capture and storage,BECCS)工艺时可成为负碳技术,从全社会收益看,具有较好的正外部经济性,应当加大力度发展。(4)存在支持生物质发电的经济政策不到位,企业生产经营困难、大气污染物排放控制要求不适合、缺乏证明其低碳属性的权威方法学和补偿机制、在碳市场或国家核证自愿减排量市场中难以发挥作用等问题。(5)建议中国生物质发电的发展路径分为四个阶段:2025年前完善政策;2026—2030年积极有序发展生物质发电;2040年前持续扩大生物质发电规模,积累BECCS技术;2060年前生物质发电成为电力系统稳定运行的重要支撑和降碳发电技术,部分生物质发电机组可采用BECCS负碳技术,通过国际间碳排放交易产生效益。
文摘为满足“双碳”目标下新型电力系统灵活调节需求,发展经济高效的储能技术势在必行,抽水蓄能耦合压缩空气储能系统(pumped hydro compressed air energy storage,PH-CAES)因其兼具抽水蓄能高效与压缩空气储能能量密度高、调节范围宽的优势而逐渐兴起。该文首先对PH-CAES的工作原理和技术特点进行了详细阐述,并与其他大规模新型物理储能技术路线进行对比分析;其次,结合PH-CAES的技术特点,梳理总结了PH-CAES电站建库选址优化、水气共容舱可靠储气和液体活塞高效运行3方面的研究现状;最后,分析了PH-CAES的未来发展趋势,从选址规划、流程优化和运行控制等方面梳理了建议关注的重点方向,以期为PH-CAES相关研究提供有益借鉴。
