中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能集成技術(shù)是實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)本體走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵。近年來(lái)，高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)倍受行業(yè)推崇。高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)儲(chǔ)能單元，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換與傳輸，顯著增強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)性能。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)以儲(chǔ)能逆變器構(gòu)建支撐大電網(wǎng)的電壓源，增強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)穩(wěn)定性，優(yōu)化新能源消納水平。數(shù)智化技術(shù)利用大數(shù)據(jù)、人工智能，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的智能化管理與優(yōu)化。數(shù)字孿生技術(shù)則通過(guò)構(gòu)建虛擬模型，提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性、診斷能力、運(yùn)行效率。這些技術(shù)共同推動(dòng)儲(chǔ)能集成技術(shù)向更高效、智能、安全的方向發(fā)展。
儲(chǔ)能安全技術(shù)是保障儲(chǔ)能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。隨著鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其安全問(wèn)題也日益凸顯。為了確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須實(shí)施一系列的安全防護(hù)措施。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的氣體、各部分設(shè)備的溫度等參數(shù)，減少監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和異常高溫，預(yù)防熱失控和火災(zāi)，可有效提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時(shí)，液冷技術(shù)和直冷技術(shù)的發(fā)展，有效提升了儲(chǔ)能設(shè)備的冷卻效能，進(jìn)而提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體安全性。在儲(chǔ)能消防方面，也出現(xiàn)一些新的趨勢(shì)，比如：一方面，從儲(chǔ)能系統(tǒng)引發(fā)火災(zāi)事故的處理方式來(lái)看，目前的趨勢(shì)傾向于首要任務(wù)是控制火勢(shì)，而非撲滅火災(zāi)；另一方面，由于電池模組燃燒測(cè)試的結(jié)果和實(shí)際安全問(wèn)題之間存在較大差異，開(kāi)展更大規(guī)模集裝箱滅火、爆炸和有毒物質(zhì)測(cè)試的工作也應(yīng)提上日。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度是確保新型電力系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的先決條件。儲(chǔ)能技術(shù)不僅用于電力調(diào)峰、抑制新能源電力系統(tǒng)中傳輸功率的波動(dòng)性，還可顯著提升電能質(zhì)量和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，而上述能力的實(shí)現(xiàn)也取決于合理的規(guī)劃與調(diào)度。儲(chǔ)能系統(tǒng)能有效減少系統(tǒng)網(wǎng)損，優(yōu)化資源配置，顯著提高電力系統(tǒng)的新能源利用率。多元儲(chǔ)能技術(shù)，比如：電池、超級(jí)電容器等，通過(guò)其互補(bǔ)性優(yōu)勢(shì)，可為綜合能源系統(tǒng)提供更高效的能源管理方案。但是，儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如：復(fù)雜的多時(shí)間尺度的儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃、多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成和協(xié)同運(yùn)行等。因此，需要持續(xù)開(kāi)拓儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃與調(diào)度研究的邊界，與動(dòng)態(tài)過(guò)程及其運(yùn)行仿真深度結(jié)合，以提高規(guī)劃調(diào)度設(shè)計(jì)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)行的指導(dǎo)作用。
基于上述3個(gè)方面，本文針對(duì)其中的高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)、數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)、分布式溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)等進(jìn)行討論。
1 儲(chǔ)能集成技術(shù)
1.1 高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)
高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)，作為無(wú)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的高效儲(chǔ)能解決方案，通過(guò)革新電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)，可直接接入6～35 kV并網(wǎng)電壓，無(wú)需經(jīng)過(guò)變壓器，顯著降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提升效率，縮短儲(chǔ)能系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。此外，該技術(shù)能夠最大限度地減少或消除電池簇的并聯(lián)情況，使各個(gè)電池簇之間盡量和完全相互獨(dú)立；減少或消除環(huán)流現(xiàn)象，改善電池一致性，延長(zhǎng)其循環(huán)壽命。目前，已有多個(gè)高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能項(xiàng)目成功投入運(yùn)營(yíng)，包括：
1)南方電網(wǎng)儲(chǔ)能股份有限公司(下文簡(jiǎn)稱為“南網(wǎng)儲(chǔ)能”)在佛山市部署的寶塘300MW/600MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目的儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了組串式、雙極式、單極式、低壓級(jí)聯(lián)和百兆瓦級(jí)高壓級(jí)聯(lián)直掛式儲(chǔ)能系統(tǒng)5種連接方式，其中，百兆瓦級(jí)高壓級(jí)聯(lián)直掛式儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示，圖中：L為電感；ia、ib、ic分別為a相、b相、c相交流電；IGCT為集成門極換流晶閘管；usa、usb、usc分別為電網(wǎng)側(cè)a相、b相、c相電壓；uao、ubo、uco分別為變換器a相、b相、c相輸出電壓。
2)華電國(guó)際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠的101MW/206MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目，采用了“高壓級(jí)聯(lián)+集中液冷”技術(shù)。
3)南網(wǎng)儲(chǔ)能河北保定10kV/6MW大容量高壓級(jí)聯(lián)電池儲(chǔ)能電站則結(jié)合了可移動(dòng)設(shè)計(jì)。4)湖南邵陽(yáng)綏寧電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目首次大規(guī)模采用全液冷熱管理的35 kV高壓直掛儲(chǔ)能系統(tǒng)。高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效解決大規(guī)模新能源場(chǎng)站并網(wǎng)后的穩(wěn)定性問(wèn)題，改善電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力。
作為一種新的技術(shù)路線，高壓級(jí)聯(lián)方案也面臨多個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。高壓級(jí)聯(lián)方案每相電壓都是35kV，電磁環(huán)境惡劣，對(duì)電池管理系統(tǒng)(BMS)控制提出更高要求；35kV儲(chǔ)能系統(tǒng)中，直流側(cè)和交流側(cè)位于在同一位置，運(yùn)維難度加大，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；在高電壓等級(jí)，高能量密度條件下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱管理和安全防護(hù)技術(shù)也需要進(jìn)一步考慮和升級(jí)。
當(dāng)前，高壓級(jí)聯(lián)方案的滲透率依然較低，需要通過(guò)更多項(xiàng)目驗(yàn)證其可靠性和穩(wěn)定性。從項(xiàng)目成本來(lái)看，采用高壓級(jí)聯(lián)方案的儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資成本與傳統(tǒng)項(xiàng)目成本逐漸相近，預(yù)示著這一技術(shù)在未來(lái)市場(chǎng)中具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用潛力。
1.2 構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)的核心在于其可通過(guò)儲(chǔ)能逆變器建立起支持大電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的電壓源，能快速調(diào)節(jié)頻率和電壓、增加慣量和短路容量支撐、抑制寬頻振蕩，從而提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2023年，科華數(shù)能科技有限公司(下文簡(jiǎn)稱為“科華數(shù)能”)在寧夏回族自治區(qū)百兆瓦級(jí)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)展構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用，助力弱網(wǎng)地區(qū)實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型電力支撐，采用虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)，可以通過(guò)復(fù)制同步電機(jī)的行為和性能來(lái)加強(qiáng)電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻振蕩等效果。提升新能源發(fā)電和新型儲(chǔ)能抗干擾、主動(dòng)支撐等涉網(wǎng)能力，積極創(chuàng)新構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，推動(dòng)新能源發(fā)電從并網(wǎng)向構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)變。2022年，科華數(shù)能為伊拉克石油部電力部提供了“光儲(chǔ)柴構(gòu)網(wǎng)型微網(wǎng)”解決方案，其采用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能結(jié)合弱電網(wǎng)特征的“光伏逆變器+柴發(fā)”模式，構(gòu)建了微網(wǎng)。湖北省荊門市新港區(qū)50MW/100MWh高橋儲(chǔ)能項(xiàng)目采用了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器，并通過(guò)構(gòu)網(wǎng)型控制策略實(shí)現(xiàn)功率自同步，驗(yàn)證了高比例新能源接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)中的多時(shí)間尺度功率支撐應(yīng)用的有效性。
1.3 數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)
數(shù)智化和數(shù)字孿生技術(shù)是儲(chǔ)能技術(shù)提升其能效和安全性的關(guān)鍵路徑之一，儲(chǔ)能電池的數(shù)智化發(fā)展方向如圖2所示。
山東省泰安市350 MW壓縮空氣儲(chǔ)能創(chuàng)新示范項(xiàng)目計(jì)劃通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷，提前識(shí)別和化解潛在風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約用戶成本。南網(wǎng)儲(chǔ)能在廣東省五華市的70MW/140MWh寶湖儲(chǔ)能電站項(xiàng)目采用了高效智能風(fēng)冷和浸沒(méi)式液冷兩種高能量密度的1500 V磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)，配備了秒級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的智能能量管理控制系統(tǒng)，并利用智慧儲(chǔ)能數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能運(yùn)維和運(yùn)行輔助決策。
在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)結(jié)合電池安全失效和壽命衰退機(jī)理，利用人工智能訓(xùn)練得到電池的高精度數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)精確的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和老化狀態(tài)預(yù)測(cè)，確保監(jiān)測(cè)無(wú)盲點(diǎn)，并全面覆蓋預(yù)測(cè)需求，此外，通過(guò)采集融合了歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(包括：電力發(fā)輸配用、電力市場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)和電力政策等)，以及發(fā)電預(yù)測(cè)、工況辨識(shí)和故障診斷的仿真數(shù)據(jù)，規(guī)范異構(gòu)數(shù)據(jù)表達(dá)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，建立數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多運(yùn)行主體的多尺度異構(gòu)數(shù)據(jù)的全面采集、存儲(chǔ)、管理及共享，將多類型物理實(shí)體及其運(yùn)行過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)表達(dá)，推動(dòng)多模態(tài)模型的迭代和應(yīng)用服務(wù)的優(yōu)化。儲(chǔ)能電站數(shù)智化管控架構(gòu)如圖3所示。
2 儲(chǔ)能安全技術(shù)
鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性是其發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵制約因素。電池?zé)崾Э厥侵鸽姵貎?nèi)部產(chǎn)生了不可停止的自放熱連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電池溫度急劇升高，最終可能發(fā)生著火甚至爆炸。電池?zé)崾Э氐闹饕T因包括機(jī)械濫用、電濫用和熱濫用3種情況，如圖4所示。在這3種情況下，電池極易發(fā)生熱失控，造成安全事故。機(jī)械濫用是指電池受到碰撞、擠壓、針刺等影響后，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生短路或漏液等情況，在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)械濫用發(fā)生的概率較??；電濫用是指電池內(nèi)外部發(fā)生短路、過(guò)充、過(guò)放等情況，導(dǎo)致電池大量產(chǎn)熱；熱濫用是指電池使用溫度過(guò)高，從而造成電池短路，引發(fā)熱失控。熱濫用是大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生安全事故的主要因素，其產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，即會(huì)由機(jī)械濫用和電濫用發(fā)展而來(lái)，也會(huì)因外部溫度過(guò)高而發(fā)生。
在電池?zé)崾Э爻跗?，其?nèi)部隔膜可能由于析出的鋰，而遭到刺穿，或因高溫而發(fā)生分解，導(dǎo)致電池內(nèi)部輕微短路。但電池?zé)崾Э厥且粋€(gè)“雪崩”的過(guò)程，其初期特征不明顯，若抑制不及時(shí)，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生更加劇烈的反應(yīng)，導(dǎo)致電池容量下降、溫度升高，最終發(fā)生真正的熱失控。溫度是電池運(yùn)行過(guò)程中最基本的表征參數(shù)。電池發(fā)生故障時(shí)，溫度通常會(huì)隨之發(fā)生異常變化。提高溫度檢測(cè)準(zhǔn)確度和擴(kuò)大檢測(cè)范圍，有助于及早發(fā)現(xiàn)前期的微小故障，及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施，避免熱失控的發(fā)生。
光纖測(cè)溫技術(shù)在儲(chǔ)能領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)的熱電偶測(cè)溫，光纖不受電磁干擾的影響，1根光纖上可以設(shè)置成百上千測(cè)點(diǎn)，電池包的線路布局可簡(jiǎn)化，可實(shí)現(xiàn)全覆蓋電池測(cè)溫，電池包及電池艙光纖測(cè)溫示意圖如圖5所示。光纖測(cè)溫的精確度與電偶測(cè)溫相近，響應(yīng)速度取決于光纖長(zhǎng)度，光纖越長(zhǎng)，響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。在能夠保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，仍然能夠做到秒級(jí)響應(yīng)。目前，光纖測(cè)溫的研究大部分集中在單體電池或小型電池模組方面，缺少儲(chǔ)能系統(tǒng)級(jí)別的研究。
除了預(yù)防熱失控，維持儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部電池溫度穩(wěn)定、均衡也至關(guān)重要。由于儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部電池分布密集，散熱問(wèn)題尤為嚴(yán)重，且電池單體之間存在差異性，導(dǎo)致其溫度不一致，對(duì)儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。浸沒(méi)式液冷技術(shù)提供了解決方案，通過(guò)將電池浸沒(méi)在儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部絕緣、高閃點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)高的浸沒(méi)液中，且浸沒(méi)液保持流動(dòng)狀態(tài)，及時(shí)帶走電池在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，保證電池溫度的穩(wěn)定性和單體之間溫度的一致性，如圖6所示。
只有提高鋰離子電池的安全性能，才能推進(jìn)儲(chǔ)能領(lǐng)域的高速發(fā)展。相比于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池通常具有更高的能量密度，并且由于降低了液體電解質(zhì)泄漏和易燃風(fēng)險(xiǎn)，而提高了安全性。然而，固態(tài)電池技術(shù)目前仍面臨很多挑戰(zhàn)，固液混合電池在現(xiàn)有的液態(tài)電池技術(shù)基礎(chǔ)上保留了部分電解液，電池的機(jī)理與傳統(tǒng)鋰離子電池區(qū)別較小，固液混合電池雖然能夠提升比能量，但會(huì)降低電池倍率，影響充電和循環(huán)壽命。全固態(tài)電池雖然有極高的能量密度和安全性能，但因成本高昂而難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。
此外，聲紋識(shí)別技術(shù)在儲(chǔ)能安全檢測(cè)診斷領(lǐng)域的逐步推廣應(yīng)用，儲(chǔ)能行業(yè)聲紋在線監(jiān)測(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)逐步完善。但仍存在一些問(wèn)題，比如：無(wú)法識(shí)別特征同頻噪聲、無(wú)法識(shí)別多個(gè)特征同時(shí)發(fā)生。需要利用大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練特征提取模型，對(duì)同時(shí)觸發(fā)的多個(gè)特征進(jìn)行相似性提取識(shí)別，實(shí)現(xiàn)聲紋識(shí)別技術(shù)在儲(chǔ)能安全檢測(cè)領(lǐng)域的深度應(yīng)用。
3 儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度與多元儲(chǔ)能技術(shù)
儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度是確保新型電力系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。在新型電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)能技術(shù)主要應(yīng)用于電力調(diào)峰、抑制新能源電力系統(tǒng)中傳輸功率的波動(dòng)性、提升電能質(zhì)量和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性等方面，具體應(yīng)用場(chǎng)景如圖7所示。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃與調(diào)度，可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損、實(shí)現(xiàn)削峰填谷，進(jìn)而推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
當(dāng)前，儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃相關(guān)研究主要集中在規(guī)劃目標(biāo)、優(yōu)化算法和應(yīng)用場(chǎng)景3個(gè)方面。儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃的主要目標(biāo)涵蓋系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性及新能源利用率，如圖8所示。
在規(guī)劃目標(biāo)方面，蔡福霖等以提升新能源消納能力為目標(biāo)，對(duì)集中式和分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了協(xié)同規(guī)劃研究；房珂等以優(yōu)化成本效益為目標(biāo)，計(jì)及長(zhǎng)期儲(chǔ)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)能面向低碳電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃；孟源等在風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合項(xiàng)目的規(guī)劃中，引入了“機(jī)會(huì)約束”和“N-1安全約束”，以確保項(xiàng)目選址定容的安全性。
隨著規(guī)劃模型日益復(fù)雜化，研究人員不斷尋求更高效的優(yōu)化算法。Li等基于混沌優(yōu)化的改進(jìn)二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法，對(duì)分布式發(fā)電儲(chǔ)能的雙層規(guī)劃模型進(jìn)行交替迭代，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)聯(lián)合規(guī)劃；陳乾等提出凸包自適應(yīng)優(yōu)化算法，以解決區(qū)域熱網(wǎng)管道流量變化導(dǎo)致蓄熱規(guī)劃模型非凸的問(wèn)題；Wang等采用基于精英保留策略的遺傳算法對(duì)考慮混合儲(chǔ)能差異化特征的綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃。
儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃方法與應(yīng)用場(chǎng)景也密切相關(guān)。Zhang等針對(duì)住宅電動(dòng)汽車充電站，建立充電負(fù)荷和居住負(fù)荷的模糊響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電和儲(chǔ)能協(xié)同規(guī)劃；Bazdar等對(duì)在城市建筑間采用新興絕熱空氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃分析，驗(yàn)證了其實(shí)際建設(shè)的可行性；Wang等以工業(yè)園區(qū)為例，探索租賃儲(chǔ)能新模式，以進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)劃研究。
多元儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)化調(diào)度也是綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域的熱門研究方向。
從優(yōu)化目標(biāo)角度出發(fā)，朱永強(qiáng)等將由電池和超級(jí)電容器組成的多元儲(chǔ)能系統(tǒng)加入到微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度中，考慮多元儲(chǔ)能運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，提出了一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃-遺傳算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度的方法。在平抑新能源并網(wǎng)波動(dòng)方面，劉曉燕在已有的關(guān)于多元儲(chǔ)能技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)調(diào)度中存在的多元儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部能量調(diào)度方面的問(wèn)題，運(yùn)用了模型預(yù)測(cè)控制和動(dòng)態(tài)規(guī)劃，限制發(fā)
電系統(tǒng)并網(wǎng)功率波動(dòng)的范圍。在調(diào)峰調(diào)頻方面，李軍徽等提出了一種獨(dú)立儲(chǔ)能協(xié)同參與調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，以儲(chǔ)能電站收益為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)比優(yōu)先調(diào)峰或優(yōu)先調(diào)頻，顯示出協(xié)同調(diào)度在收益方面的提升程度。
在風(fēng)電消納方面，Hao等基于熱流法構(gòu)建了包含儲(chǔ)熱機(jī)組在內(nèi)的系統(tǒng)統(tǒng)一潮流模型，優(yōu)化了包含儲(chǔ)熱單元的各組件的發(fā)電和供熱調(diào)度。在系統(tǒng)可靠性方面，Wang等分析了棄風(fēng)、運(yùn)營(yíng)成本與減排問(wèn)題之間的內(nèi)在沖突，加入系統(tǒng)可靠性相關(guān)指標(biāo)，運(yùn)用多目標(biāo)粒子群算法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的優(yōu)化調(diào)度。
從多時(shí)空尺度優(yōu)化運(yùn)行策略出發(fā)，馬振祺等針對(duì)多能耦合系統(tǒng)提出了“日前+日內(nèi)+實(shí)時(shí)”3時(shí)間尺度的階段優(yōu)化調(diào)度策略，利用混合儲(chǔ)能平滑波動(dòng)，改善了其功率響應(yīng)特性。在此基礎(chǔ)上，Li等考慮空間尺度特性，針對(duì)不同社區(qū)利用多維能量實(shí)現(xiàn)供需平衡的情況，對(duì)電熱冷氣儲(chǔ)能系統(tǒng)建模，提升了綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
從算法選擇上看，Lu等在基于多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的算法框架下，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)交換功率進(jìn)行合理調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模主動(dòng)配電系統(tǒng)的分區(qū)優(yōu)化和運(yùn)營(yíng)成本的降低。Liang等運(yùn)用了雙延遲深度確定性策略梯度算法，訓(xùn)練代理進(jìn)行能源優(yōu)化管理，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度電池、儲(chǔ)氫等裝置，最大化實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。
綜上，儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度的優(yōu)化目標(biāo)和算法在不斷完善，應(yīng)用場(chǎng)景逐漸豐富，多元儲(chǔ)能技術(shù)在多能耦合系統(tǒng)中的應(yīng)用研究及多時(shí)空尺度下的協(xié)同運(yùn)行取得了進(jìn)展。然而，現(xiàn)階段中國(guó)在大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃方面仍有發(fā)展空間，且多元儲(chǔ)能技術(shù)的系統(tǒng)集成和協(xié)同運(yùn)行面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能的市場(chǎng)定位和價(jià)值評(píng)估有待進(jìn)一步明確。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)的大規(guī)模配置需要考慮安全因素和環(huán)境的影響。因此，面對(duì)技術(shù)成熟度、系統(tǒng)集成、市場(chǎng)機(jī)制和安全環(huán)境等方面的挑戰(zhàn)，需要持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，通過(guò)多元化技術(shù)布局、規(guī)模與布局優(yōu)化、多時(shí)間尺度調(diào)度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析和政策市場(chǎng)機(jī)制的制定，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展和電力系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用層面展現(xiàn)出顯著的差異性，如圖9所示。隨著新能源滲透率提高，未來(lái)儲(chǔ)能系統(tǒng)將逐步呈現(xiàn)分化趨勢(shì)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)、電網(wǎng)支撐型儲(chǔ)能技術(shù)將具備更大的發(fā)展空間，儲(chǔ)能技術(shù)也將更多應(yīng)用在一些特殊場(chǎng)景中，比如：大型載具、宇宙空間、海洋等，這些需求和場(chǎng)景將為不同儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的空間。
4 總結(jié)與展望
本文針對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)目前的進(jìn)展與面臨的挑戰(zhàn)，從儲(chǔ)能集成技術(shù)、儲(chǔ)能安全技術(shù)和儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度3方面進(jìn)行了分析。新型儲(chǔ)能技術(shù)正朝著高安全、低成本、大容量、高效率的方向發(fā)展，未來(lái)將更加注重?cái)?shù)字化、智能化、綠色化、集中式與分布式并舉，從而在促進(jìn)新能源消納、實(shí)現(xiàn)能源體系轉(zhuǎn)型、提高能源利用效率、減少環(huán)境污染等方面發(fā)揮重要的作用。
展望未來(lái)，隨著新能源滲透率的進(jìn)一步提升，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用將更加多元化，特別是在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)、電網(wǎng)支撐型儲(chǔ)能技術(shù)方面，將擁有更大的發(fā)展空間。同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)也將在特殊場(chǎng)景如大型載具、宇宙空間、海洋等領(lǐng)域展現(xiàn)其獨(dú)特的應(yīng)用潛力，為不同儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的空間。
