面向分布式可再生能源微电网的混合储能系统研究探索

The development of distributed renewable energy based micro-grid is an effective way to curb the climate change. It is a primary need to study the integration innovation and coupling interaction mechanism of hybrid energy storage system in order to deal with the unsteady power generation and customer load. The project covers the micro-grid structure of “source-load-storage-grid”, and it only utilizes renewable energies of wind, solar and bio-mass. The adiabatic compressed air energy storage (ACAES) is taken as the core unit of the hybrid energy storage system to fulfill the steady and economic requirement of the “source” and “load”. The control system will be integrated to enable the micro-grid work automatically and effectively. The main studies include: (1) It is to study the energy loss mechanism, quick response mechanism and their dynamic coupling mechanism of all energy storage units in the hybrid energy storage system, and the fuzzy algorithm will be utilized to ensure the hybrid system work effectively and economically. (2) It is to reveal the energy transfer and control mechanism among all energy units of the micro-grid with distributed renewable energy and hybrid energy storage through theoretical and experimental study. And it is also to reveal the scientific essence for the integration of “source-load-storage-grid”, and to obtain the dynamic working performance of full working conditions. The research will propose a new solution for the “zero emission” energy utilization, and provide fundamental theory and principle verification prototype for the development of renewable energy and greenhouse gas emission control strategy.

分布式可再生能源及其微电网的发展对遏制全球气候变化具有重要意义，为了应对可再生能源发电以及用户用能负荷的不稳定性，迫切需要开展混合储能系统的技术创新及其相互作用机理研究。本研究从“源-荷-储-网”的微电网结构出发，充分利用风能、太阳能与生物质能，引入以绝热压缩空气储能系统为核心的混合储能系统，保证“源”与“荷”的稳定性与经济性，集成自动控制技术实现微电网的优化运行。重点研究内容包括：（1）混合储能系统各储能单元的能量损失机理、快速响应机制及其动态耦合作用机理研究，并通过模糊控制方法实现对混合储能系统的高效、低成本运行控制；（2）通过理论与实验研究基于分布式可再生能源与混合储能系统的微电网各单元能量传递与控制机理，揭示“源-荷-储-网”一体化集成的科学本质，掌握微电网全工况动态工作特性。本研究为“零排放”能源利用提供了新途径，为可再生能源的发展及温室气体排放控制提供了理论基础与原理验证平台。

本研究围绕“源-荷-储-网”一体化系统，开展了理论与实验研究。.在理论研究方面，掌握了“源-荷-储-网”一体化系统的优化设计方法，以及能量转换与传递机理，具备了“源-荷-储-网”一体化系统的快速工程设计能力。详细研究了混合储能系统的耦合机理及其应用成效，获得了不同模式混合储能系统对于提升可再生能源并网率与降低度电成本的综合效果。.在实验研究与工程示范方面，建成了“源-荷-储-网”实验台，完成了实验研究工作，掌握了“源-荷-储-网”实验台的搭建、运行与调控方法。.建成了“源-荷-储-网”示范系统，应用与某偏远地区的用户，该系统实现了多源-多荷-多储联合平稳运行，较好地提升了用户的生活条件。.在项目执行期间，项目负责人共发表/参与发表期刊与会议论文30篇，其中与本研究直接相关的论文11篇（标注基金号）；参与发表专著章节2章，申请专利5项，荣获各种学术奖励5项。参加国际学术会议以及学术交流10余次，建立了良好的国际合作网络。.通过本项目的研究，具备了开展“源-荷-储-网”一体化示范项目的理论与示范应用基础。