电池储能关键技术研究及其在电力节能减排中的应用

该项目为电池储能技术，属于智能电网领域、新能源行业，涵盖化学电源、电力系统、电力电子、能源经济等多个技术领域，所属学科为动力与电气科学技术之独立电源技术。该项目以电力节能减排要求为导向，针对电池储能技术在智能电网应用过程中所遇到的问题，如储能成本和收益问题、储能系统双向变流器的性能与效率问题开展了一系列研究与应用。该项目开发了风储容量的优化配比方法、退役电池储能系统、智能充放电机主电路、级联多电平逆变器的直流功率平衡控制方法和基于“无缝切换”的储能变流器虚拟同步发电机VSG技术等一系列电池储能关键技术，有效提高了供电可靠性和配电网接纳分布式能源的能力，在一定程度上填补了国内在这一方面研究的空白。项目的关键创新点体现如下：创新点一：针对风电场合理配置储能容量的问题，使用Energyplan能源分析软件进行能源系统模拟，运用统计学相对差分法对各种独立的成本曲线进行变化趋势研究，以成本最优化为目的，计算不同风机容量下不同风储比例下的相对变化率R值，选取发生突跃的点作为风储最优比例，由此提出了“一种风电装机与储能电池容量比例的优化方法”发明专利(专利号:ZL201310439216.3)，大大降低了储能投资成本，推动了储能技术的应用。创新点二：提出了“级联多电平逆变器的直流功率平衡控制方法”发明专利(专利号：ZL200910062883.8)，将对级联多电平逆变器的功率控制分为两层，上层控制实现总的功率控制，下层控制通过在上层控制的基础上叠加一个与电流方向平行的纯有功矢量，从而对各个全桥变换单元进行有功功率再分配，使得级联多电平逆变器各全桥变换单元直流侧输入功率趋于平衡。该发明无需增设额外功率电路，降低了系统成本，提高了系统可靠性。创新点三：从降低储能成本的角度，开展充换电站的弃用电池箱和电动汽车退役电池的梯次利用研究，解决老旧小区电网线路末端低电压问题和分布式光伏的储能问题，并从大规模电动汽车入网实现削峰填谷、减轻电网负担的角度提出“一种智能充放电机主电路”实用新型专利(专利号：ZL201520098399.1)，从而增加电动汽车动力电池在役、退役过程中的电力储能价值。该项目共获授权发明专利2项，实用新型专利4项，软件著作权1项。发表论文12篇，经教育部科技查新工作站检索，有2篇论文被SCI收录，7篇论文被EI收录。中科院上海科技查新咨询中心出具的科技项目咨询报告(编号：20161079)的结论为：该项目综合技术达到了国内领先，国际先进水平。通过与江苏林洋微网科技有限公司、国网上海市电力公司市区供电公司等单位的合作，该项目相关技术已经应用推广到崇明的东滩风储项目、北沿风电场节能环保示范工程、市区供电公司辖区的光明工程和电动汽车充电桩建设等，三年来新增产值1.5亿元以上，新增利润2.5千万元以上，有效地推动了储能技术和可再生能源的发展。该项目的实施及相关技术在削峰填谷、提高供电可靠性，增加可再生能源渗透率等方面的应用，电池储能技术在电力节能减排方面具有十分显著的经济和社会效益。
上海电力学院
廖强强;周国定;刘钊;孙波;冯文俊;葛红花;雷珽