人们要求储能系统在电网现代化过程中发挥主导作用 [1-4]。可再生能源 (RES) 的广泛应用以及工业过程的深度电气化对电网提出了重大挑战 [5-11],而大量使用储能系统 (ESS) 可以缓解这一转变。然而,发电和配电中心等电力设施通常并未设计为包含储能,这会导致一些缺点。此外,由于电力电子主导的电网惯性减小,匹配发电和消费的复杂性日益增加 [2、12、13]。为了提高可控性、平稳需求响应、减少能源浪费和电网增强的需要,储能系统是现代电网中必不可少的资产 [13-17]。另一方面,储能系统在微电网概念中也至关重要,微电网概念经过几十年的发展,已经能够适应电网中快速变化的负载和发电机 [18-20]。利用电力电子技术将电力系统聚集成可控、可拆卸的块,可以实现可再生能源、储能系统和负载的分布式集成,并且独立于电网。因此,开发新型集成电力转换器和储能单元仍然是未来电力系统的关键方面之一。为了进一步提高储能系统的能力,可以将不同的储能技术组合成混合储能系统。通过混合超级电容器、电容器和电池,甚至非基于电力的储能机制,可以根据场景利用不同的特性,例如高能量和高功率密度 [21,22]。
摘要:本文介绍了一个离网完全可再生能源微电网 (MG) 的技术经济规划和综合敏感性分析,该微电网旨在用作电动汽车 (EV) 充电站。使用技术、经济和技术经济特性比较了不同数量的风力涡轮机和太阳能电池板以及由新锂离子、二次锂离子和新铅酸电池组成的单一和混合储能系统 (ESS) 的不同可能计划。提出了一种改进的能源成本 (MCOE) 指数,其中包括电动汽车未满足的能源损失和 ESS 的现值,该指数可以将重要的技术和经济标准结合在一起,以便做出技术经济决策。使用 MCOE、总负荷和总成本提供双目标和多目标决策,其中从不同方面引入不同的计划作为最佳计划。案例研究所需的风力涡轮机和太阳能电池板的数量是使用天气数据并根据电动汽车数量数据假设电动汽车需求相对于 ESS 容量获得的,根据所提出的模型可以推广到其他案例研究。通过对混合 ESS 支持的 MG 的研究,研究了两种不同的全球能源管理系统 (EMS) 对技术经济特征的影响,包括基于功率共享和基于优先级的 EMS。根据 MCOE 和总负载,新型和二手两种形式的单个锂离子电池 ESS 都显示出最佳计划;然而,二手锂离子显示的总成本较低。新型和二手锂离子电池 ESS 的混合 ESS 展示了新型和二手类型的优势,即更深的放电深度和更便宜的计划。
通过增加储能系统 (ESS) 可以提高配电网的能源效率。这些系统的战略布局和适当大小有可能显著提高网络的整体性能。适当尺寸和战略位置的储能系统有可能有效解决峰值能源需求,优化可再生和分布式能源的增加,协助管理电能质量并降低与扩大配电网相关的费用。本研究提出了一种利用蒲公英优化器 (DO) 来找到配电网中 ESS 的最佳位置和大小的有效方法。目标是降低系统的年度总成本,其中包括与功率损耗、电压偏差和峰值负荷需求相关的费用。本研究中概述的方法在 IEEE 33 总线配电系统上实施。将所提出的 DO 获得的结果与原始系统的结果进行对比,以说明 ESS 位置对总体成本和电压曲线的影响。此外,还对 Ant Lion 优化器 (ALO) 的结果和预期的实验设计 DO 进行了比较,结果显示 DO 比 ALO 节省了更多成本。所推荐方法的简单性和解决所研究优化问题的有效性使所获得的 ESS 位置和大小有利于在系统内实施。
到 2030 年,印度的目标是 50% 的电力来自非化石燃料,并在 2005 年的水平上减少 45% 的碳排放量。为实现这一目标,中央电力局 (CEA) 制定的 2023 年国家电力计划估计需要 486 吉瓦的可变可再生能源(太阳能和风能)。然而,可变和间歇性可再生能源 (RE) 的高渗透率带来了诸如电网平衡和输电系统利用不足等挑战。这些挑战可以通过稳定可调度的可再生能源 (FDRE) 电力来解决,这是通过将可变可再生能源与能源存储系统 (ESS) 集成转换为 FDRE 而获得的。因此,顾名思义,FDRE 为消费者提供来自绿色能源的有保证的全天候 (RTC) 电力。作为灵活性提供者,ESS 可以储存高峰时段产生的剩余能源,并在高需求期间或可再生能源资源效率较低(太阳不照耀或风不吹)时释放它们。因此,ESS 使 RE 能够持续满足能源需求,从而提高电网的效率和弹性。这种在不损害可持续性的情况下提高的可靠性可能对工业和家庭都具有革命性意义。电力部 (MoP) 关于 FDRE 的指导方针为推广 FDRE,MoP 于 2023 年 6 月发布了对使用 ESS 的并网 RE 项目的稳定可调度电力进行竞争性投标的指导方针。根据该指导方针,FDRE 招标将促进根据配电公司 (DISCOM) 指定的需求在一天中的任何时间提供有保证的峰值功率和 RTC 电力。此外,与 ESS 集成的 RE 发电机需要以更高的容量利用率 (CUF) 供电,CUF 是衡量 RE 电厂的实际产出与其最大可能产出之比的指标。如果违约,RE 发电机必须按照未供应单位数量的 1.5 倍电价向 DISCOM 进行补偿。
摘要:本文对不同的储能系统 (ESS) 在为基于电力电子的电解系统提供低电压穿越 (LVRT) 支持方面进行了全面的技术经济分析。开发了一个用于分析电网集成电解器-ESS 系统性能的框架,其中考虑了现实场景和精确的模型。系统组件包括一个集成中压电网的 500 kW 碱性电解器模块和三种不同的商用 ESS,分别基于锂离子电池、锂离子电容器和超级电容器技术。针对三种 LVRT 曲线对这些 ESS 的性能进行了广泛的研究,主要关注即将出台的丹麦电网规范。为了进行仿真研究,该系统在 MATLAB ® /Simulink ® -PLECS ® 平台上实现。结果表明,这三种储能技术都能够在配电网出现低压异常时支持电解器系统。研究还表明,从技术经济角度来看,基于超级电容器的技术似乎更适合故障穿越(FRT)合规性。
摘要:最近,在许多国家供应饮用水需要水脱盐(WD)。WD的各种技术利用大量的热和/或电能来去除不良盐。淡化系统现在依靠可再生能源(RER),例如地热,太阳能,潮汐,风力发电等。间歇性的性质和可变强度限制了可再生能源的广泛应用,因此已经引入了许多位置的储能系统(ESS)与WD的组合。热量储存(TES)需要方便的介质来存储,因此需要能量。目前的工作为WD的方法和技术提供了良好的背景。此外,还提出了热能存储的概念。此外,还提供了对由RER驱动的各种WD过程中使用ESS的详细审查。与传统的淡化系统相比,基于可再生能源的水脱盐系统(WDS)的整合具有经济和环境的能力。需要ESS来保证白天不断提供淡水。
世界对能源的需求一直在快速增长。煤炭和石油等可用自然资源的快速枯竭导致传统系统无法公平和可持续地满足日益增长的能源需求。当前的趋势清楚地表明,世界将面临传统能源资源本土可用性的限制。因此,需要高效且经济地满足能源需求。近年来,现代电网网络变得更加复杂和互联,以应对可再生能源分布式发电(DG)(如风能和太阳能光伏机组、电动汽车(EV)、储能系统(ESS)、不断增长的电力需求和电力市场重组)的大规模渗透[1,2]。在过去的几十年里,由于全世界环保意识的增强,电力部门的脱碳成为能源转型路线图的核心。风能、太阳能、水力发电、生物质能、地热能等可再生能源(RES)可以从自然资源中发电,以减少能源短缺和排放。随着可再生能源和电动汽车的普及,了解和研究这些资源在电网中高普及率的影响和含义势在必行。然而,如果不与储能系统结合,这些可再生能源和电动汽车就不能作为长期的电力解决方案 [ 3 ]。这些可再生能源和电动汽车的变化性和间歇性导致电网的不确定性增加,除了电力需求的不确定性之外,这意味着更复杂的操作和控制。随着可再生能源的大规模普及和电动汽车数量的增加,储能系统已成为必然。能量可以以多种形式储存,如动能、势能、电化学能等。这种储存的能量可以在电力短缺的情况下使用。这些存储系统提供可靠、连续和可持续的电力,同时提供各种其他好处,如降低峰值、提供辅助服务、提高可靠性等。储能系统需要处理电网中需求和供应之间的功率偏差/不匹配。对于独立系统和并网系统,这些 ESS 用于从 RES 中提供持续发电 [4]。最近,多个 ESS 的组合有所增加,因为它比使用单个 ESS 提供更多好处。混合 ESS 结合了各种储能元件的特性,以提高系统的可靠性和稳定性。电动汽车已被用来克服污染和排放问题。然而,适当的电动汽车 (EV) 充电基础设施对于确保完成完整的往返行程起着至关重要的作用。许多消费者面临驾驶里程焦虑、电动汽车充电站的可用性、电动汽车充电时间较长,是购买电动汽车的障碍。最近,提出的无线电力传输技术可以在电动汽车行驶时为其充电,并有效地减小电池组的尺寸,从而提高整体可靠性和效率 [ 5 ]。许多研究人员提出了新的电网整合技术、可再生能源的最佳利用作为电动汽车充电站的解决方案以及电动汽车的整合。
本研究提出了一种在考虑削减光伏 (PV) 发电选项的同时,对配电网中的储能系统 (ESS) 进行最优规划(定型和选址)的方法。更具体地说,对于给定的光伏发电安装容量,该方法评估削减光伏发电是否比安装储能系统更经济。事实上,虽然削减过剩的光伏发电可能被视为避免在运行期间违反电网规定的最后手段,但它通常在规划阶段被忽视。所提出的方法考虑了电网的约束(即节点电压、线路和变电站变压器限制),这些约束由线性功率流方程建模,以使问题公式易于处理。规划问题考虑了 20 年的规划期限,最小化储能系统的净投资成本以及进口和出口电力成本。结果针对具有不同光伏发电安装容量水平的中压 (MV) 配电网给出,反映了光伏发电发展的未来情景。我们还研究了储能系统的规模和投资成本对电价的敏感性,其中考虑了全球发电结构中不同水平的光伏发电。
本研究提出了一种在考虑削减光伏 (PV) 发电选项的同时,对配电网中的储能系统 (ESS) 进行最优规划(定型和选址)的方法。更具体地说,对于给定的光伏发电安装容量,该方法评估削减光伏发电是否比安装储能系统更经济。事实上,虽然削减过剩的光伏发电可能被视为避免运行期间违反电网规定的最后手段,但它通常在规划阶段被忽视。所提出的方法考虑了电网的约束(即节点电压、线路和变电站变压器限制),这些约束由线性功率流方程建模,以使问题公式易于处理。规划问题考虑了 20 年的规划期限,最小化储能系统的净投资成本以及进口和出口电力成本。结果针对具有不同光伏发电安装容量水平的中压 (MV) 配电网给出,反映了光伏发电发展的未来情景。我们还研究了储能系统的规模和投资成本对电价的敏感性,其中考虑了全球发电结构中不同水平的光伏发电。
当 ESS 与发电系统一起安装在同一个应用中时(例如太阳能加储能),它们将同时接受审查。对于基于逆变器的发电,互连审查将仅基于直接连接到发电系统的逆变器的额定容量,而不是基于逆变器的发电和 ESS 的组合容量。在发布本文件时,互连审查期间不会考虑储能铭牌容量,因为 ESS 不符合净计量条件,并且禁止向电网输出能量。非输出操作模式是一项要求,在申请与配电系统并行运行的 ESS 时应提供设置。对 ESS 操作模式的任何后续更改都应通知 PPL Electric,并须经公用事业批准。