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含齿轮变速与链式传动机构的斜坡重力储能系统能效分析模型与实验验证
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作者 高天 王祖凡 +4 位作者 方舒扬 张佑康 张连成 黄永章 赵海森 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第2期688-698,共11页
为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应... 为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应的能效计算方法,在此基础上,建立了基于MATLAB/Simulink的TCS-GESS能效分析模型。以一套2.2 kW重力储能样机为例,设计了充放电工况下的实验方案并实测了不同负载条件下系统各环节能效,从速度、机械功率、充放电功率、传动损耗以及电机损耗五个维度与能效计算结果进行对比,验证了能效分析模型的准确性与实用性。结果显示,随负载增加系统效率逐渐提高,其中链条损耗占比较大,齿轮箱和齿轮盘损耗变化不大且占比较小,电机损耗占比中等且充/放电工况下随着加载均有所增加。额定负载工况下充放电效率分别为59.5%和37.4%,系统效率为23.2%;进一步对具有相同传动机构、不同功率等级下重力储能系统充放电效率进行预测,结果表明系统容量低于1 MW时充放电效率将低于68%,容量高于10 MW时系统能效提升潜力有限,即采用文中传动机构的重力储能单机系统最佳功率范围宜选取在1~10 MW。 展开更多
关键词 重力储能系统(gess) 链式传动 损耗计算 能效模型
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面向并联环流最小化的垂直式矩阵型重力储能系统多机协调控制 被引量:2
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作者 翟文超 姚良忠 +4 位作者 喻恒凝 徐箭 李妍 朱寰 毛蓓琳 《全球能源互联网》 CSCD 北大核心 2024年第2期155-165,共11页
重力储能利用高度落差对固体重物储能介质进行升降,实现储能系统的充放电。和抽水蓄能相比,由于其具有不依赖水资源、选址灵活等特点,应用前景广泛。为提高重力储能系统的充放电运行效率,研究了面向多机并联功率环流最小化的垂直式矩阵... 重力储能利用高度落差对固体重物储能介质进行升降,实现储能系统的充放电。和抽水蓄能相比,由于其具有不依赖水资源、选址灵活等特点,应用前景广泛。为提高重力储能系统的充放电运行效率,研究了面向多机并联功率环流最小化的垂直式矩阵型重力储能系统多机协调控制问题。首先,基于PSCAD/EMTDC构建垂直式矩阵型重力储能系统模型,分析了其充放电特性;其次,通过对重力储能系统多机并联运行时产生的机组间功率环流机理及抑制问题进行分析,提出了基于重力储能系统双层控制架构的多个机组间协调控制方法,该控制方法可在快速满足电网侧功率充放电需求的同时,实现并联运行机组间的功率环流最小化,提高了重力储能系统的充放电运行效率,最后,仿真结果验证了上述多机协调控制策略的有效性。 展开更多
关键词 重力储能 充放电特性 功率环流 重力储能系统协调控制 序贯控制
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基于斜坡和山体的重力储能技术研究进展 被引量:7
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作者 张京业 林玉鑫 +1 位作者 邱清泉 肖立业 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期924-933,共10页
大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是实现碳达峰碳中和的重要途径,电网对各种储能技术的需求日益增长,而规模化储能技术是有效解决可再生能源并网问题的重要技术途径。抽水储能是标杆性的物理储能技术,技术成熟、应用广泛且装机容... 大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是实现碳达峰碳中和的重要途径,电网对各种储能技术的需求日益增长,而规模化储能技术是有效解决可再生能源并网问题的重要技术途径。抽水储能是标杆性的物理储能技术,技术成熟、应用广泛且装机容量最大,是规模化物理(重力)储能技术的典范;重力储能是最近引发广泛关注的新型物理储能技术,按照应用场景的不同分为多种技术类型。本文首先介绍了依托山体、倾斜矿井的斜坡重力储能的原理和结构,并根据应用场景和技术特点进行了分类阐述,包括依托山体斜坡的抽水储能、轨道式重力储能和缆索式重力储能等技术类型;然后回顾了不同类别依托斜坡重力储能技术的研究进展和应用情况,并阐述了每种技术类型的优势和不足;据此提出一种更为优化的斜坡重力储能技术——斜坡缆-轨式重力储能技术,不仅融合了斜坡轨道式重力储能与斜坡悬架缆车式重力储能的优点,且避免了两者的缺点;最后概述了当前斜坡重力储能技术存在的关键问题,并就其发展与推广应用进行了展望。 展开更多
关键词 斜坡储能 重力储能 山地储能 可再生能源 电力系统
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重力/飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性 被引量:9
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作者 赵永明 邱清泉 +2 位作者 聂子攀 罗晓悦 肖立业 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3895-3905,共11页
为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等... 为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性,提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析,构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型;然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下,机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化;最后建立了综合物理储能系统的仿真模型,并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究,设计了综合储能系统的能量管理和控制策略,并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究,验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。 展开更多
关键词 重力储能系统 飞轮储能系统 综合并网控制 运行特性
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竖井式重力储能发电效率及功率稳定策略研究
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作者 周睿 洪剑锋 +2 位作者 曹君慈 秦伟 赵卓越 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3556-3565,共10页
竖井式重力储能作为近些年来涌现的新储能技术,具有选址灵活、对环境无污染等特点,但对其系统内部的研究仍然很匮乏,系统效率和功率两个重要技术指标的研究不完善。为此,本工作针对竖井式重力储能系统进行了物理建模,提出了效率模型和... 竖井式重力储能作为近些年来涌现的新储能技术,具有选址灵活、对环境无污染等特点,但对其系统内部的研究仍然很匮乏,系统效率和功率两个重要技术指标的研究不完善。为此,本工作针对竖井式重力储能系统进行了物理建模,提出了效率模型和功率模型。对效率模型,提出了损耗来源,通过仿真研究发现了效率随重物质量、最大速度、加速度等参数的变化规律。研究表明,最大速度、加速度及竖井高度对系统效率的影响十分显著,重物质量对系统效率影响很小。减小最大速度和竖井高度可以很有效地增加系统效率。对功率模型,提出了多通道功率叠加的方法,来实现功率的补偿从而达到平稳输出功率的目的。采用错时间启动的方式来实现功率叠加,并仿真了在控制策略下的功率输出结果,从功率波动率和功率损失率两个方面研究了不同通道数的性能并进行对比。结果表明增加通道数可以有效地减小功率波动率,通道数达到8时功率波动率仅为2.5%。功率损失率随着通道数的增加而减小,在通道数大于4时几乎不变,增加通道数可以有效地提高系统对外输出功率性能。 展开更多
关键词 竖井式重力储能 系统效率 功率稳定 控制策略
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基于重力储能的风光储系统多目标容量优化规划 被引量:12
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作者 刘志刚 伍也凡 +5 位作者 肖振锋 姚颖 何书耘 刘顺成 徐焘 侯慧 《全球能源互联网》 CSCD 2021年第5期464-475,共12页
风电场、光伏电站和储能系统的容量优化规划是降低风光储多能源混合系统成本、保证系统可靠性的有效措施之一。依托山体的重力储能,可以风光储多能源混合系统中风电场容量、光伏电站容量和储能系统容量为决策变量,建立以系统总成本最小... 风电场、光伏电站和储能系统的容量优化规划是降低风光储多能源混合系统成本、保证系统可靠性的有效措施之一。依托山体的重力储能,可以风光储多能源混合系统中风电场容量、光伏电站容量和储能系统容量为决策变量,建立以系统总成本最小和包括风光互补特性、供电自给损失率及风光储多能源混合系统贡献率等因素的综合指标最优为目标函数的多目标容量优化规划模型,并利用多目标自适应混沌粒子群算法求解模型。基于此,考虑不同规划偏好,利用逼近理想解排序法对帕累托前沿进行排序,得到不同规划偏好下的最优规划方案。另外,利用熵权法定权的秩和比评价方法对不同规划方案的可靠性指标进行了评价,并选取某典型日对规划方案的运行状态进行分析。仿真结果表明,所提模型具有良好的经济性及可靠性,为风光储多能源混合系统在不同偏好下的规划提供了参考。 展开更多
关键词 重力储能 风光储 多能源混合系统 容量优化规划 规划偏好
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重力储能发电现状、技术构想及关键问题 被引量:17
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作者 陈云良 刘旻 +2 位作者 凡家异 王晓东 邹小林 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期97-105,共9页
目前,以风能和太阳能为主的波动性电源快速增长,导致电力不平衡矛盾突出,亟需发展储能技术。抽水蓄能是目前为止规模最大、技术最成熟的储能方式,已成为电网储能的主力军。国外相关资料报道,把储能介质“水体”换成其他固体重物的重力... 目前,以风能和太阳能为主的波动性电源快速增长,导致电力不平衡矛盾突出,亟需发展储能技术。抽水蓄能是目前为止规模最大、技术最成熟的储能方式,已成为电网储能的主力军。国外相关资料报道,把储能介质“水体”换成其他固体重物的重力储能发电可实现与抽水蓄能电站类似的功效,但国内还缺少系统研讨。本文分析了重力储能发电的现状,类比抽水蓄能技术提出构想方案,引入“重力轮机”“上仓”与“下仓”等概念;阐明了重力储能、发电基本过程及其原理,从理论上推导了重力发电的出力公式;通过科学构想、对比分析初估认为,重力储能发电净高差约100 m,单机容量最大达到10 MW级别,可采用“分布式”规划站点实现灵活的规模化储能;通过开展探讨性剖析,提出4个技术构想及关键问题:1)重物势能转化旋转机械能的重力轮机。研发与水轮机作用类似的重力轮机,最大运行规模按每秒投入约十多吨重物,目标效率可设定为80%。重力轮机是重力储能发电的核心设备,需要在机械工程应用领域开展系统深入的研究。2)适宜的上下仓布置形式。结合实际地理条件,灵活布置上仓与下仓,利用上下仓之间的空间存放重物可减少占地。上下仓布置形式影响重力轮机及输送系统的研发方向,可以统筹研讨、论证。3)重物高效输送系统,包括下仓重物吊运至上仓和仓内输送。降低重物输送能耗,提高系统综合效率,直接关系到重力储能发电的商业价值,故需要开展广泛调研和技术攻关,探寻安全、高效、切实可行的输送方案。4)合理选用重物。采用混凝土为重物的主材较为合适,尽量利用建筑垃圾或就地取材等,以降低对环境的不利影响;宜采用规格相同的标准重物,并能长时间循环使用。重力储能发电具备环境友好、布置灵活、安全度高、寿命长、无自放电等显著优势,研发价值突出,应用前景广阔,目前还处于探索阶段,有待更深入的探究,以推动先期预研、方案规划及技术研发,为新能源长远发展提供后备支撑。 展开更多
关键词 储能技术 重力储能发电 重力轮机 上下仓 高效输送系统
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重力储能技术研究进展 被引量:11
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作者 夏焱 万继方 +2 位作者 李景翠 袁光杰 杨洋 《新能源进展》 2022年第3期258-264,共7页
储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同... 储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同的地理优势进行储能。相对于传统储能技术,重力储能技术具有非常明显的优势。根据山地重力储能、悬重式重力储能、塔吊式重力储能、铁轨重力储能和重力储能式飞机等5种形式的重力储能技术,对现阶段重力储能技术的研究进展进行了综述。结合重力储能技术的原理、特点以及我国储能领域的发展方向和需求,对重力储能技术的应用前景进行了分析并提出建议。研究内容和提出的建议可以为我国重力储能技术的理论研究和发展应用提供参考。 展开更多
关键词 重力储能 储能系统 储能技术 效率
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碳中和目标下新型能源系统与储能发展研究
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作者 刘建国 戴彦德 +1 位作者 严圣军 田智宇 《中国能源》 2023年第7期5-13,共9页
能源是实现碳中和目标的主战场,能源系统电气化、电力系统低碳化是能源转型发展的主要方向。随着风电、光伏等可再生能源逐步成为电力系统主力军,电网稳定运行压力增大,储能成为支撑新型能源系统稳定运行的核心环节。中长期新型储能规... 能源是实现碳中和目标的主战场,能源系统电气化、电力系统低碳化是能源转型发展的主要方向。随着风电、光伏等可再生能源逐步成为电力系统主力军,电网稳定运行压力增大,储能成为支撑新型能源系统稳定运行的核心环节。中长期新型储能规模将突破8亿千瓦,极端情景下将超过20亿千瓦。当前,储能技术已进入多元、快速发展的新阶段,多种技术“百花齐放”,产业规模快速扩大。建议以促进储能发展为突破口,强化顶层设计、加强财税支持、完善价格机制、集聚关键要素、创新商业模式、深化国际合作,加快我国能源低碳转型的步伐。 展开更多
关键词 碳中和 新型能源系统 储能 重力储能
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太阳能无人机及其应用概述 被引量:4
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作者 冯相赛 《太阳能》 2018年第7期10-15,75,共7页
首先,针对太阳电池的电源系统,对其发电、储能和电源控制子系统关键技术做了简单阐述,并对发电子系统和储能子系统的新型技术和未来发展趋势进行了介绍和展望;其次,对除电源系统外对太阳能无人机性能有所改善的新型技术——重力混合储... 首先,针对太阳电池的电源系统,对其发电、储能和电源控制子系统关键技术做了简单阐述,并对发电子系统和储能子系统的新型技术和未来发展趋势进行了介绍和展望;其次,对除电源系统外对太阳能无人机性能有所改善的新型技术——重力混合储能技术及垂直起降技术进行了简要介绍;最后,简单剖析了目前太阳能无人机国内外发展现状,以及国内对太阳能无人机政策上的支持与控制行为。 展开更多
关键词 太阳能无人机 发电子系统 储能系统 重力混合储能 垂直起降
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