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混合储能项目可行性研究报告研发中

基于超级电容与动力电池的混合能量储

项目可行性研究报告

报告编制单位:安科智慧城市技术(中国)有限公司

目录

名词释义....................................................... 错误!未定义书签。

一、项目总论 ..................................................... 错误!未定义书签。

(一)项目名称.................................................. 错误!未定义书签。

(二)运作法人概况.......................................... 错误!未定义书签。

(三)报告编制依据.......................................... 错误!未定义书签。

(四)项目实施必要性...................................... 错误!未定义书签。

(五)可行性研究概述...................................... 错误!未定义书签。

二、行业及公司技术现状 .................................. 错误!未定义书签。

(一)行业技术发展趋势 .................................. 错误!未定义书签。

(二)公司技术研发现状 .................................. 错误!未定义书签。

三、项目定位与建设内容 .................................. 错误!未定义书签。

(一)项目功能定位.......................................... 错误!未定义书签。

(二)项目建设内容.......................................... 错误!未定义书签。

四、项目选址与建设条件 .................................. 错误!未定义书签。

(一)项目选址.................................................. 错误!未定义书签。

(二)建设条件.................................................. 错误!未定义书签。

五、节水节能及环境保护 .................................. 错误!未定义书签。

(一)节水节能措施.......................................... 错误!未定义书签。

(二)环境保护措施.......................................... 错误!未定义书签。

六、消防与劳动安全卫生 .................................. 错误!未定义书签。

(一)消防措施.................................................. 错误!未定义书签。

(二)劳动安全卫生措施 .................................. 错误!未定义书签。

七、项目组织及人员配置 .................................. 错误!未定义书签。

(一)项目组织机构.......................................... 错误!未定义书签。

(二)人力资源配置.......................................... 错误!未定义书签。

(三)人员招聘与培训...................................... 错误!未定义书签。

八、项目进度与投资估算 .................................. 错误!未定义书签。

(一)实施进度.................................................. 错误!未定义书签。

(二)投资估算.................................................. 错误!未定义书签。

九、项目运作费用与效益 .................................. 错误!未定义书签。

(一)费用分析.................................................. 错误!未定义书签。

(二)效益分析.................................................. 错误!未定义书签。

十、项目风险分析及规避 .................................. 错误!未定义书签。

(一)技术风险.................................................. 错误!未定义书签。

(二)管理风险.................................................. 错误!未定义书签。十一、项目可行性研究结论............................... 错误!未定义书签。

名词释义

在本报告中,除非另有说明,下列词汇具有如下含义:

1. 公司:指中国安防技术有限公司。

2. 园区:浏阳智慧低碳产城融合示范区

3. 超级电容:又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),

双电层电

容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,是从上世纪七、八十年代发展起来的经过极化电解质来储能的一种电化学元件。它是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

4. 双向DC/DC变换器:英名名称:Bidirectional DC/DC

converters,是一种能够根据需要调节能量双向传输的直流变换器。使用同一个变换器来实现能量的双向传输所用器件数目少可高效进行双向功率变换的切换高转换效率、高功率密度、动态性能好、体积小、成本低在低压大电流场合,同步整流工作方式可降低通态损耗。

一、项目总论

(一)项目名称

1、项目名称:基于超级电容与动力电池的混合能量储项目

2、项目运作法人:中国安防技术有限公司

3、项目性质:固定资产投资新建项目

4、项目建设地点:湖南省浏阳河产业示范园区

5、项目负责人:

(二)运作法人概况

本项目运作法人为安科智慧城市技术(中国)有限公司,注册资金10亿元人民币,是专业从事智慧城市、数字城市、平安城市运营的综合型企业,是深圳市直通车服务企业、高新技术企业、软件企业、自主创新行业龙头企业、软件收入百强企业,以及广东省战略性新兴产业骨干培育企业、百强企业。主要经营业务包括:智慧城市整体解决方案、产业链投融资运营整合、安全防范领域相关产品设计、研发、生产、集成、销售、运营服务等,是中国智慧城市建设的先行者。公司现有员工455人,90%以上员工拥有大学以上学历,其中研发人员400多人,拥有硕士以上学历近百人。生产经营业绩如下表:

表 1 企业近三年来的财务情况(单位:万元)

作为安全防范行业国内大型集团企业,CSST提供了从研发、制造、设计、集成、施工到服务的一条龙的产品服务与解决方案。公司致力于从事对社会安全有益的事业,缔造时代大安防,成为国内领先、国际知名的安防与消防产品供货商、软件与解决方案提供商、安防产品管道商、集成工程服务商和安防服务运营商。CSST是国内顶级的设备制造商,于深圳市光明新区建有制造基地。制造基地建筑面积10万多平方米,拥有6栋现代化厂房。园区设有大型贴片中心、注塑中心、五金中心、模具中心、检测中心,提供完善的产品制造链纵向和横向的配套服务及支持平台,整合优化了产品的制造能力,专心制造、精益求精。同时配备专业化的国际营销团队,经过规模生产、规范管理,构建海外营销网络,全力打造世界最大的安防制造基地。

CSST是国内顶级的软件与系统平台开发商,自主开发多项安防核心技术,具有强大的软件研发能力和平台整合能力。经过持续安全管理创新,为全球中高端客户提供智能安全系统平台软件、IP小型网络监控系统及多行业应用解决方案。公司依托软件与集成方面的卓越能力,整合集团旗下多家制造商的硬件产品,打造各类应用环境下完善的项目解决方案。

高速铁路牵引变电所混合储能系统的优化选型与调度

高速铁路牵引变电所混合储能系统的优化选型与调度Yuanli Liu, Minwu Chen, Shaofeng Lu, Yinyu Chen, and Qunzhan Li 摘要 交流电气化铁路混合储能系统的集成(HESS)正在引起广泛的兴趣。然而,很少有人关注整个项目期间混合储能系统最优的规模和每日的调度。因此,一个新的铁路牵引变电所能量管理(RTSEM)系统双层模型被开发了,它包括了日间混合储能系统调度的从级和混合储能系统分级的主级。从级是通过协调混合储能系统、牵引负荷再生制动能量和可再生能源制定的混合整数线性规划(MILP)模型。至于主级的模型,综合了将电池老化和更换成本考虑在内,在项目期间进行的成本研究。采用基于嵌入式CPLEX求解器的“灰狼”优化技术,实现了对系统的优化,解决了牵引变电所能量管理的问题。并以中国的高速铁路为例对该模型进行了验证。给出了几种不同系统元件情况下的仿真结果还对几个参数进行了灵敏度分析。结果表明随着混合储能系统和可再生能源的整合,其显示出了巨大的经济节约潜力。 关键词:铁路牵引变电所能量管理;混合储能系统;混合储能整数线性规划;双层模型;电池退化 1.引言 碳排放量的急剧增加推动了全球气候变化,并给人类和自然系统带来了风险[1,2],全球关于减少大气温室气体(GHGS)已达成共识[3,4]。中国政府承诺在“十三五”期间(2015-2020年)减少碳排放,将排放强度降低至18%[5]。来自国际能源署(IEA)的联合报告和国际铁路联盟(UIC)表明,2015年交通运输部门占全球碳排放量的24.7%,铁路部门占运输总碳排放的比例是4.2%,而中国相对应的比例为10.6%;15.3% [6]。最值得一提的是,2005年至2015年中国与铁路相关的每位旅客每公里能源消耗和每单位碳排放量分别增长了44.1%和96.8%,大部分增长来自于高速铁路(HSR)的快速扩张[6]。因此,铁路系统以及高铁系统的能源节约尤其受到了广泛的关注。

混合储能系统控制方法研究

混合储能系统控制方法研究 摘要:针对在脉动负载的场合中,蓄电池由于长时间的过放而导致的寿命缩短问题,提出了超级电容器和蓄电池并联供电的混合储能系统。对系统进行了小信号模型分析,提出了一种单极点单零点补偿电路。 关键词:脉动负载;混合储能;蓄电池;超级电容器;单极点单零点 引言 随着化石燃料的短缺和环境的恶化,人们越来越重视新能源的开发和利用。光伏系统以其分布范围广、无污染等优点而受到广泛关注。然而在实际运行中,光照强度多变,光伏出力并不稳定,为了平滑接入电网或供给负载,需要配置储能系统。 蓄电池由于技术成熟,大量地运用在光伏系统中。但由于其常处于充放电小循环中,影响了使用寿命,且为了满足脉冲负载的要求需要配置更多的容量。超级电容器跟蓄电池性能互补,它功率密度大而能量密度小。将二者结合起来发挥各自的优势,能显著提高混合储能系统的效益。 文献[1-2]理论上论述了混合储能系统的优势,能够优化蓄电池的充放电过程,延长使用寿命。文献[3]对混合储能系统在分布式发电系统中的应用进行了研究,表明了混合储能系统的有效性。本文对蓄电池和超级电容器通过Boost电路并联的系统进行小信号建模,通过设计合理的补偿网络,使蓄电池恒流放电,而以超级电容器补偿负载的脉动,延长了蓄电池的使用寿命。 1.混合储能系统结构设计 蓄电池和超级电容器的连接方式有多种[3],包括直接并联,通过电抗器并联,通过电力电子变换器并联等。直接并联和通过电抗器并联要求蓄电池和超级电容器电压相等。而通过电抗器并联则不必要求电压匹配。 本文利用Boost电路将蓄电池和超级电容器并联,可以灵活地配置蓄电池和超级电容器的电压等级。 控制系统的目标是在负载脉动时,使蓄电池恒流放电,承担负载的固定部分,而以超级电容器作为平衡能量缺失值的设备。控制结构图如图2所示。 3.结论 本文针对蓄电池和超级电容器经过Boost变换器并联的混合储能结构,进行了控制方案的设计,得到以下结论:

基于混合储能系统电动车的研究

基于混合储能系统电动车的研究 摘要:超级电容器具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,是一种新型储能装置。混合储能系统结合了蓄电池和超级电容的诸多优点,本文以提高动力电源的输出特性与实现能量的优化匹配为目的,研究了基于超级电容器与蓄电池的电动车混合储能系统,建立了混合储能系统的模型并对控制器进行了研究,最后分析了系统电池性能。 关键词:混合储能系统;超级电容器;蓄电池

目录 引言 (1) 1 复合电源的优势及研究意义 (1) 2 电源特性介绍及复合电源建模 (1) 2.1 蓄电池特性 (1) 2.1.1 蓄电池的充放电特性 (1) 2.1.2 蓄电池的温度特性 (2) 2.1.3 混合动力车用蓄电池的选择 (2) 2.1.4 蓄电池的容量特性 (3) 2.2 超级电容器的特性 (3) 2.2.1超级电容的充放电特性 (3) 2.2.2超级电容的温度特性 (4) 2.2.3超级电容模型 (5) 2.3 DC/DC 转换器的介绍 (6) 2.4 本章小结 (7) 3 复合电路结构及复合系统参数匹配 (7) 3.1 复合电源的基本结构和工作原理 (7) 3.1.1 复合电源的基本结构 (7) 3.1.2 复合储能电源的工作原理 (8) 3.2 复合系统的匹配参数优化 (9) 3.2.1 蓄电池和超级电容电量状态控制参数 (11) 3.2.2 电容能量利用系数K (11) 3.3 SOC 估算模型的建立 (11) 3.3.1 SOC模型的构成 (11) 3.3.2 初始SOC 的估算 (12) 3.3.3 过程SOC 的估算 (12) 3.3.4 蓄电池SOC 估算模型的建立 (13)

微电网混合储能系统容量优化

太原理工大学硕士研究生学位论文 目录 摘要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................. I II 目录 .................................................................................................................................... VII 第一章绪论 (1) 1.1 本文的研究目的及意义 (1) 1.2 国内外微电网发展现状 (2) 1.2.1 世界微电网发展现状 (2) 1.2.2 中国微电网现状 (3) 1.3 微电网容量优化发展现状 (4) 1.4 储能技术应用及研究现状 (6) 1.4.1 储能技术应用 (6) 1.4.2 储能技术研究现状 (7) 1.5 本文研究的主要内容 (7) 第二章微电网分布式发电系统 (9) 2.1 分布式发电定义 (9) 2.2 分布式发电特点 (9) 2.3 分布式电源特性分析 (11) 2.3.1 光伏发电 (11) 2.3.2 风力发电 (12) 2.4 储能装置 (13) 2.4.1 蓄电池 (13) 2.4.2 超级电容 (14) 2.5 本章小结 (15) 第三章分布式电源纵向时刻概率出力特性 (17) 3.1 正态分布校验 (18) 3.1.1 JB统计量 (18) 3.1.2 光伏出力正态校验 (19) VII

风能和超级电容器的混合储能系统

风能和超级电容器的混合储能系统 随着经济的发展,国家对能源的需求越来越多,而生活中处处离不开电能的存在,此时,运用可再生能源——风能进行发电的方式逐渐进入人们的视野,并越来越受到重视。 然而,风能具有间歇性和不稳定性,在向电网并网输电时输送的电功率也不稳定。随着科技的进步以及对风电进行技术创新的要求与日俱增,人们发现需要在风力发电中应安装储能设备,而超级电容器具有诸多优点:在用电高峰期时,超级电容器可以将储存的电能释放到电力系统中去;而在风能发电高峰期时,可以将电力系统中剩余的电能储存到超级电容器中。双向DC/DC功率变换器作为连接超级电容器和直流侧母线的纽带,是风电并网运行、储能等控制电能质量至关重要的部分。 目录 1 风能资源 (3) 1.1 风能的估算 (3) 1.1.1 风能的计算 (3) 1.1.2 平均风能密度 (3) 1.1.3 理论可用风能 (5) 1.1.4 有效可用风能 (5) 1.1.5 平均有效风能 (5) 1.2 中国范围内的风能分布 (5) 2 风力发电机组 (8) 2.1 能量转换和传输理论 (8) 2.1.1 能量传递理论 (8) 2.1.2 机电能量转换理论 (9) 2.2 风电设备的工作原理 (12) 2.3 风力发电机的分类 (13) 2.4 风力发电机组的设计基础 (14) 2.4.1 设计的技术要求 (14) 2.4.2 主要尺寸 (16) 2.4.3 电机绕组 (16) 2.4.4 参数计算 (18) 2.4.5 发电机性能 (19) 3 风力发电的发展 (20) 3.1 风力发电发展的影响因素及存在的问题 (20) 3.1.1 风力发电发展的影响因素 (20) 3.1.2 风力发电发展存在的问题 (20)

混合储能供电系统案例分享

混合储能供电系统案例分享 项目背景 液压作为传统而有效的传动方式,一直以来获得广泛使用。但随着应用深入,部分场景对重量、体积和响应速度提出了更高要求。 随着电能动力系统的发展成熟,其优势逐步体现,包括重量轻、体积小、响应速度快,部分长期采用液压动力的装置开始尝试采用电能替代。而电能的来源问题,成为重要的基础保障。 本系统涉及潜在非电网环境下的电能供给,采用储能在离网时为系统提供支撑,考虑到电机为冲击负荷,采用锂电池与超级电容混合配置来应对负荷的不同工况要求。 项目简介 本项目所涉及的子系统主要目标是在离网状态为电动负荷提供电能,供电对象为用户自有伺服电机拖动系统。在用户指定的场景下,通过锂电池和超级电容混合储能系统配合双向逆变器为电机拖动系统提供稳定、快速响应的可回馈电源。出于实验目的,在锂电池储能系统电量较低时,也可将双向逆变器接至电网为储能系统充电。 针对用户需求,设计采用共直流母线架构为负荷供电: 1、直流母线下: 锂电池储能(能量型)+双向DCDC 超级电容储能(功率型)+双向DCDC 双向逆变器 变频器+电机负荷(用户提供) 2、数据总线 所有设备通过通讯协议与监控系统实现数据交换

系统拓扑 项目功能 离网环境通过混合储能系统为电机负荷供能 能量型储能与功率型储能各自发挥优势,组合供能,应对不同工况当电机工作在第二、四象限时向储能系统充电 通过控制整流器和双向DCDC实现电池和超级电容充放电

项目配置 总结 混合储能充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性,能够同时应对常规负荷与冲击型负荷,具有较宽的应用场景和发展潜力。优化系统配置与多种储能的协调将提升Hess的功能,值得学术界与工业界进一步探讨。

用于风电功率平抑的混合储能系统及其控制系统设计

第31卷第17期中国电机工程学报V ol.31 No.17 Jun.15, 2011 2011年6月15日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 127 文章编号:0258-8013 (2011)17-0127-07 中图分类号:TM 614 文献标志码:A 学科分类号:470?40 用于风电功率平抑的 混合储能系统及其控制系统设计 于芃1,周玮1,孙辉1,郭磊2,孙福寿2,隋永正2 (1.大连理工大学电气工程学院,辽宁省大连市 116024; 2.吉林省电力公司调度通讯部,吉林省长春市 130021) Hybrid Energy Storage System and Control System Design for Wind Power Balancing YU Peng1, ZHOU Wei1, SUN Hui1, GUO Lei2, SUN Fushou2, SUI Yongzheng2 (1. Department of Electronic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning Province, China; 2. Dispatching and Communication Department in Jilin Electric Power Company, Changchun 130021, Jilin Province, China) ABSTRACT: Energy storage technique is one of the most effective technique means for the regulation of wind power. Aiming at meeting the requirement of balancing the fluctuating wind power, this paper proposed a hybrid energy storage system, which was composed of battery and superc-apacitor. By the reasonable design on charge-discharge controller, the precise management on the whole charge-discharge course and the extension of cycle life of the energy storage element were achieved. Meanwhile, the system could supply the constant dc output voltage. With respect to the control system design for the energy storage system, this paper developed a double-layer control model. Also, an expert information base was established. Based on the information of real-time wind power and state of charge (SOC) of the energy storage element, the corresponding control algorithm for the charge-discharge controller can be obtained by searching the expert information base in sequence under that double-layer control model. As a result, the control logic under various fluctuating conditions of wind power was simplified and the time cost for control was shortened. Through simulation analysis, it can be indicated that the configuration of the hybrid energy storage system and the control system design are feasible. This system can be widely used in wind farm, undertaking the task of balancing the fluctuating wind power. KEY WORDS: wind power generation; fluctuating power; hybrid energy storage; supercapacitor; battery; charge- discharge control 基金项目:吉林省电力有限公司科技攻关项目(2009.2-24)。 Project Supported by Key Scientific and Technological Project of Jilin Electric Power Company(2009.2-24). 摘要:储能技术是进行风电功率调控的有效技术手段之一,针对平抑风电波动功率的需求,提出一种基于蓄电池和超级电容器的新型混合储能系统。通过充放电控制器的合理设计,实现了储能元件充放电全过程的精确管理,延长了使用寿命;同时能够提供稳定的直流输出电压。针对该系统的控制系统设计,提出一种双层控制模型,并建立专家信息库。根据实时风电功率及储能元件的荷电状态,在双层控制模型下依次检索预置的专家信息库,可得到充放电控制器相应的控制算法,简化了风电功率多种波动状态下的控制逻辑,缩短了控制时间。仿真分析表明,所提出的混合储能系统结构及其控制系统是切实可行的,可广泛应用于风电场,承担风电功率平抑的任务。 关键词:风力发电;波动功率;混合储能;超级电容器;蓄电池;充放电控制 0 引言 风力发电是实现我国能源和电力可持续发展战略的重要组成之一。由于风电输出功率具有很强的波动性、随机性,且风速预测存在一定的误差[1],因此大规模的风电并网会给电力系统的安全稳定运行带来一系列技术难题[2-4]。为提高风电场并网运行能力,越来越多的研究人员采用储能技术对风机机组输出功率进行调控[5-8],使风电场效益最大化[9-10]。对风电功率进行“削峰填谷”的平抑时,在综合考虑系统成本、体积、重量基础上,需储能系统兼具有高功率密度、高能量密度、高循环寿命的特点。 受储能机理影响,蓄电池能量密度高,功率密度、循环使用寿命低[11-12];超级电容器功率密度、循环寿命高,但能量密度低[13-14],对此很多专家学

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