《基于压缩空气储能的微能源网》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于压缩空气储能的微能源网（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、20162016年年5 5月月基于太阳能综合利用的基于太阳能综合利用的智智能能微微能源网技术能源网技术 及工程实践及工程实践内容提要创新理念：微电网与智能微能源网1核心技术：压缩空气储能23工程实践：青海大学微能源网2 / 364展望储能设备光伏电站小水电站风电站逆变器逆变器自用AC负荷10kv AC总母线配电网MG示意图自用DC负荷自用DC负荷微电网： 在一个区域内，由至少一种清洁能源发电单元和一种蓄 能单元所组成的，其所发电能为该区域自用为主的发供电系统。一 创新理念：微电网与智能微能源网1.1 微电网（Microgrid, MG）3 / 361）有一定容量的储能单元2）严格实现CO2及其
2、它污染物的零排放3）所发出的清洁能源以区内自用为主；不足或多余之电量可与外部配电网（一般为35千伏）互调节4）总装机容量一般小于双位数兆瓦级微电网的四大特征一 创新理念：微电网与智能微能源网4 / 36储能设备光伏电站小水电站风电站逆变器自用AC负荷AC母线逆变器自用DC负荷SCADA趋优化控制中心SMG示意图配电网智能微电网：一个在运营过程中具有多指标(安全、经济、环保)自 趋优能力的微电网。1.2 智能微电网（SMG）一 创新理念：微电网与智能微能源网5 / 361）具有微网的所有特征，特别是零碳排放的特征2）自动实现发电、储电、自用电以及与外部配电网交互电量的趋优化控制3）微电网内部的保
3、护系统实现优化配置，其优化指标为设备安全和全微电网年平均停电时间极小4）控制系统能实现微网与外部配电网“并网”与“离网”的干扰极小化5）自用电比例高智能微电网的五大特征一 创新理念：微电网与智能微能源网6 / 367 / 36一 创新理念：微电网与智能微能源网1.3 多指标自趋优的实现途径工程博弈论决策问题决策问题博弈博弈格格局局特点特点实实例例多目标优化多人静态博弈自发形成均衡，避免主 观性微能源网低碳经 济调度鲁棒优化零和博弈大自然作为虚拟决策者， 完全竞争，安全微能源网鲁棒经 济调度鲁棒控制微分博弈微能源网分布式 控制多层优化主从博弈考虑参与者实施策略的 权限和时序微能源网市场均 衡分析
4、演化分析演化博弈决策者理性有限电网演化NR-PSS （卢院士卢院士） 反馈反馈Nash均均衡衡三三代代电网电网 （周院士周院士） 演演化化稳稳定均定均衡衡微电网群：n个智能微电网由低于35千伏电压等级线路联接成的 统一电网；若该微电网有m个端点与外部配电网联接，应遵循条 件 mn。No. 1 SMGNo.2 SMGNo. SMGNo. n SMG配 电 网 No. 1 出线10千伏1.4 智能微能源网群一 创新理念：微电网与智能微能源网8 / 36智能微能源网群：若干智能微能源网耦合的智能能源系统。1.4 智能微能源网群一 创新理念：微电网与智能微能源网9 / 36微能源网：由微电网、区域热网
5、、区域供冷等组成的能源网络， 其关键元件为能量枢纽（Energy Hub）。智能微能源网：在运营过程中具有多指标（安全、经济、环保） 自趋优能力的微能源网。电能电能热能热能区域供冷区域供冷区域供电区域供电区域供热区域供热天然气天然气CHPCHPHPHP( (热泵热泵) )G G2 2P P（气转电气转电）Hub iHub iHub jHub jHub kHub k供冷供冷供冷供冷热热、电电热热、电电DHN 区域热网MG 微电网网内网内/间主从间主从博弈博弈 网内网内Nash博弈博弈集中协调集中协调网间分布决策网间分布决策网内单元自治网内单元自治分布自治分布自治能源枢纽 风光发电 冷/热联供 储
6、能装置市场均衡 网间协调 网内EMS分布自治分布自治集中协调优化调度集中协调优化调度N-S-N均衡均衡自趋优自趋优安全、经济、环保 自愈self-healing 弹性resilient一 创新理念：微电网与智能微能源网1.5 智能微能源网群的博弈模型及N-S-N均衡10 / 36微能源网（群）调控中心微能源网（群）调控中心主从 博弈关键技术关键技术能源能源 枢纽枢纽电网电网热网热网风光风光 发电发电燃气燃气 轮机轮机用户用户协调信息协调信息微微能源网能源网 异构调控集成异构调控集成：基于事件：基于事件驱动、协同自律原则的弱驱动、协同自律原则的弱耦合系统设计与实现耦合系统设计与实现 多重博弈协调
7、多重博弈协调：实现不同：实现不同时间尺度、空间分布、运时间尺度、空间分布、运行机制行机制的微能源网（群）的微能源网（群）博弈博弈过程的协调一致过程的协调一致合作合作/非合非合 作博弈作博弈一 创新理念：微电网与智能微能源网1.6 智能微能源网控制与调度的博弈构架11 / 36最优潮流最优潮流将电将电/热热/冷冷作为作为决策主体进行三人对策，求解最佳调度策略决策主体进行三人对策，求解最佳调度策略St. 电网约束电网约束；热网约束；冷网约束；能源枢纽接口；热网约束；冷网约束；能源枢纽接口多决策主体不确定系统的动态博弈建模多决策主体不确定系统的动态博弈建模风光出力 (w)储能装置调节(s)冷、热、电
8、综合调度 (x)一 创新理念：微电网与智能微能源网1.6 智能微能源网控制与调度的博弈构架12 / 36minmaxmin ,TICC-500 压缩空气储能系统二 核心技术：压缩空气储能国网重大科技专项压缩空气储能发电关键技术及工程实用方案研究项目负责人卢 强承担团队卢强院士团队、周孝信院士团队、周远院士团队合作单位上海电气电站集团 上海电气电站工程公司 上海锅炉厂 上海电机厂 芜湖市高新开发区政府上海大隆机器厂 江苏太阳宝新能源有限公司 中国南海工程有限公司 安徽钦华新能源有限公司主要内容1、500kW非补燃压缩空气储能动态模拟系统2、10MW大型压缩空气储能发电系统工程技术方案产、学、研、
9、政结合的项目团队！TICC-500，Tsinghua-IPC-CEPRI-CAES冷-热-电三联供，综合效率高非补燃压缩空气储能系统流程图压缩机压缩机储气装置储气装置透平膨胀机透平膨胀机发电机发电机回热系统回热系统非补燃非补燃压 缩 热 回 收压 缩 热 回 收高 压 储 罐高 压 储 罐电能输入压缩热（供暖）低温空气（制冷）输出电能TICC-500压缩空气储能系统二 核心技术：压缩空气储能14 / 36清洁Energy HubTICC-500压缩空气储能系统二 核心技术：压缩空气储能15 / 36压缩机压缩机透平透平发电机发电机储气环节蓄热单元蓄热单元集热器集热器风光风光 水电水电光光热热区
10、域供冷区域供冷区域供电区域供电区域供热区域供热500kW系统参数配置储气压力10MPa储罐体积100m3压缩机级数5级充气时间5.5h发电时间1h电-电效率40%能量综合效率72%储气罐压缩机空气透平发电机储热系统减速器监控室 创新点 压缩热回收(Heat Recovery)：综合利用效率高 非补燃(Without Afterburning)：低碳效益显著 高效储存(High-efficient Containers)：高能量密度TICC-500压缩空气储能系统二 核心技术：压缩空气储能16 / 36TICC500 压缩空气储能系统视频展示二 核心技术：压缩空气储能17 / 36三 工程实践：
11、青海大学微能源网 七大项目：50kW多功能光伏电站（校园消纳）50kW光热回收飞机碳纤维（光伏驱动）100kW压缩空气储能（清洁储能）高原热气流发电（太阳能发电与生态保持于一体）100kW光热光伏复合发电系统（新型全光谱发电）110kW图书馆微电网系统（建筑与光伏发电技术相结合）微能源网综合监控系统（多指标自趋优） 18 / 3619 / 36三 工程实践：青海大学微能源网50kW多功能光伏电站50kW光热回收飞机碳纤维100kW压缩空气储能高原热气流发电100kW热电光伏复合发电系统110kW图书馆微电网系统校园电、热、冷负荷需求热 网冷 网基于基于微微能源网的理能源网的理念念，实，实 现能
12、量的综合高效利用现能量的综合高效利用微能源网 综合监控 系统市政热网 项目背景： 光伏发电新材料、新技术蓬勃发展光伏发电效率对电站运行效益至关重要各种光伏发电技术的评估和优化需要测试平台项目1：50kW多功能光伏电站三 工程实践：青海大学微能源网20 / 36项目1：50kW多功能光伏电站 国内首座组件类型齐全、测试功能完备的实验电站 服务于青海大学新能源光伏发电及材料专业的教学科研六种光伏电池组件：单晶、多晶、双面、 碲化镉、非晶、铜铟镓硒 三种逆变器：微型逆变器、智能优化 器、组串式逆变器 十种组合方式：组件、逆变器、支架分 别组合） 年发电量8万度三 工程实践：青海大学微能源网21 /
13、36项目2：50kW光热处理飞机碳纤维（光伏驱动） 项目背景：到2025年全球将有超过8500架左右的民用飞机退役，我国客机2200多架，未来十年也将迎来飞机的退役高峰，对其回收处理势在必行如何高效、环保的回收碳纤维成研究热点青海大学与波音公司联合开展了光热回收碳纤维材料的技术研究，以期实现碳纤维回收技术的新突破三 工程实践：青海大学微能源网22 / 3623 / 36 青海大学首个国际合作项目（美国波音公司） 世界上首个光热回收飞机碳纤维系统三 工程实践：青海大学微能源网项目2：50kW光热处理飞机碳纤维（光伏驱动） 青海大学首个国际合作项目（美国波音公司） 世界上首个光热回收飞机碳纤维系统
14、定日镜面积：125m2 加热功率：50kW 加热温度：400-600 高精度自动跟踪控制两步法光热回收飞机碳纤维系统三 工程实践：青海大学微能源网项目2：50kW光热处理飞机碳纤维（光伏驱动）24 / 36项目3：100kW压缩空气储能 项目背景： 美欧等众多高校校园光伏工程建设如火如荼，基本实现校园能源供应系统自给自足 国外校园光伏工程多数采用柴油发电机组或蓄电池做为应急电源 清华大学研发成功非补燃压缩空气储能发电技术，无需燃料补燃，零排放三 工程实践：青海大学微能源网25 / 34 电换电储能效率可达50%以上 空气透平直联高速发电机，通过先进的电力电子技术实现调频、调压及 精确快速响应控
15、制太阳能光热复合的压缩空气储能发电系统槽式太阳能聚光 非补燃压缩空气储能三 工程实践：青海大学微能源网项目3：100kW压缩空气储能26 / 36项目4：高原太阳能热气流发电 项目背景： 太阳能热气流发电利用太阳能使集热棚内的空气温度升高，密度降低，与外界环境间形成气压差，通过烟囱引导棚内空气产生上升气流，从而驱动涡轮发电机发电运行过程中不产生任何污染运行过程中不产生任何污染适宜于沙漠、戈壁等环境适宜于沙漠、戈壁等环境利用其温室效应可改善局域利用其温室效应可改善局域环境环境三 工程实践：青海大学微能源网27 / 36 高原富光地区热气流发电技术特性研究 集水土保持、农业生产及热气流发电等多功能
16、于一体的系统方案设计与优化 青海地区太阳能热气流发电技术应用的可行性分析 集热棚直径集热棚直径1515米，烟囱高度米，烟囱高度15米 通过在集热棚内布置蓄热材料，延长发电时间，调节出力特性 青海地貌适宜于发展热气流发电，同时热气流发电具有改善环境的功能三 工程实践：青海大学微能源网项目4：高原太阳能热气流发电国内首个高原地区热气流发电系统28 / 36项目5：100kW光热光伏复合发电系统三 工程实践：青海大学微能源网29 / 36项目5：100kW光热光伏复合发电系统 将太阳能热电转换技术和光电转换技术进行低成本集成复合，发展太阳 能高效热电光电复合发电技术 国内首个全光谱复合发电系统，开辟了太阳能全光谱直接高效发电技术的新途径，拓展了高效太阳能发电的新领域三 工程实践：青海大学微能源网共5套，每套设计发电功率20 kW，合计100 kW，总共占地面积约1000m2 30 / 36项目6：110kW
