编者按：未来新型电力系统面临着充裕性、安全性、机制体制等方面的挑战。新型电力系统储能建设周期短、选址简单灵活、调节能力强，与新能源开发消纳的匹配性更好，优势逐渐凸显，加快推进先进储能技术规模化应用势在必行。储能技术作为新能源与可再生能源发展的核心支撑，也是目前的研究热点，对推动“双碳”目标如期实现具有重要意义。在“双碳”战略、环保需求和能源安全等多重约束下，及电能存储自身及相关数字信息、控制传感等高新技术推动下，储能在新型电力系统中的应用规模将急剧增加，应用功能亦会不断丰富。新型电力系统储能技术可在不同时间尺度上控制功率和能量的输入、输出，改善电力系统的稳定性和运行特性。液流电池、氢储能凭借大规模、长周期、可跨季节储能等优势，成为“可再生能源+储能”的重要发展方向；压缩空气等其他储能技术也将逐渐获得市场机会。然而，安全防控难、储能利用率低、市场机制不健全仍是现阶段新型电力系统储能技术面临的主要难题，亟须推进储能协同运行技术攻关、健全储能应用市场机制、建设统一调控系统，积极开展新型电力系统储能建模仿真、规划配置、多类型多场景调控运行、并网辅助服务和商业运营机制等关键技术研究。为了推动新型电力系统储能规划与运行技术的研究，共享最新学术研究成果，《中国电力》编辑部特邀兰州交通大学董海鹰教授、中国农业大学苏娟副教授、国网智能电网研究院有限公司王宇飞高级工程师作为联合特约主编，主持“新型电力系统储能规划与运行关键技术”专栏。现将专栏文章进行汇编，以飨读者！
01
作者：苏娟, 李拓, 刘峻玮, 夏越, 杜松怀
单位：中国农业大学 信息与电气工程学院
摘要：为了促进多能耦合互补和实现可再生能源就地消纳，综合能源系统已成为多领域的研究热点。考虑到能源设备及网络的多样性、复杂性以及多种能源时间尺度的差异性，根据能量平衡原理，对系统内具有可调特性的源、网、荷进行储能化建模，并构成虚拟储能系统参与到综合能源系统的优化调度中。为了准确把握虚拟储能的研究重点，首先介绍了虚拟储能的定义、逻辑架构和技术内涵；其次针对综合能源系统源、网、荷端设备或网络，总结和归纳了4种虚拟储能建模方法和特性指标；然后重点分析了虚拟储能在4种典型场景的具体应用；最后展望了虚拟储能未来的发展方向。
02
作者：韩璟琳, 胡平, 侯若松, 陈志永, 李洪涛, 柴园园
单位：国网河北省电力有限公司；国网河北省电力有限公司经济技术研究院；天津天海源电气技术有限责任公司；河北工业大学
摘要：大规模分布式光伏接入配电网易造成并网点电压越限，威胁配电网安全稳定运行。面向计及多光储一体机的配电网提出一种集中式优化与分布式实时控制相结合的电压优化控制策略。首先建立配电网集中式滚动优化模型，制定各光储下个时段的电压和功率参考；然后提出基于电压灵敏系数的分布式电压实时控制方法，制定就地无功下垂曲线、分布式无功电压支撑和就地有功功率控制逻辑；最后通过IEEE 33节点算例验证所提控制策略的可行性和有效性。所提电压控制策略能够有效解决电压越限问题，并具备源荷功率随机波动下的自适应调压能力。
03
作者：曹宇, 胡鹏飞, 蔡婉琪, 王曦, 江道灼, 梁一桥
单位：浙江大学 电气工程学院；国网浙江省电力有限公司培训中心；国网四川省电力公司电力科学研究院；浙江大学城市学院 信息与电气工程学院
摘要：为满足储能系统提供惯量和一次调频支撑功能需要对多类型储能介质集中配置和优化调控的需求，针对基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）的新型混合储能系统（hybrid energy storage system，HESS）MMC-HESS，提出了混合同步控制（hybrid synchronous control，HSC）整体策略。MMC-HESS采用模块化设计，将超级电容和蓄电池分别安置在高压直流母线侧和子模块内，具备高功率密度和高能量密度的优势。阐述了混合储能系统的拓扑结构和工作原理并采用混合同步控制策略提供系统惯量和一次调频功能及故障限流时的同步能力和孤岛并网切换功能，采用滤波器实现储能功率分配，采用荷电状态（state of charge，SOC）均衡控制实现蓄电池能量均衡。最后，基于硬件在环实验平台，验证了所提拓扑结构与控制策略的可行性和有效性。实验结果表明：所提混合储能系统及其控制策略具备惯量与频率支撑能力，在故障限流、正常并网、孤岛运行之间可灵活切换，能够有效发挥混合储能的综合优势，在中压配电网中具有良好的应用前景。
04
作者：徐峰亮, 王克谦, 王文豪, 王鹏, 王文烨, 张帅, 赵凤展
单位：国网河南省电力公司信阳供电公司；国网河南省电力公司经济技术研究院；中国农业大学 信息与电气工程学院
摘要：分布式光伏高比例接入和再电气化与电能替代加剧了系统源、荷的波动性，传统低压配电网规划方法难以适应新型电力系统发展的要求。针对此问题，首先建立了计及激励型需求响应的低压配电网混合储能优化配置模型，然后，根据不同时间尺度下的储能设备和激励型需求侧响应资源的特点，提出运用改进的变分模态分解算法（variational mode decomposition，VMD）对净负荷曲线进行多尺度分解和组合重构，以系统总成本和有功功率波动值之和最小为目标，运用改进的鲸鱼优化算法对所提的优化配置模型进行求解。最后，通过算例验证所提方案的有效性。
05
作者：刘抒睿, 李培强, 陈家煜, 郭雅诗
单位：福建理工大学 电子电气与物理学院；集美大学
摘要：在清洁能源发展迅速的大环境下，风电出力的随机性和波动性会对电力系统的稳定造成影响，因此对风电波动平抑是当前清洁能源发展的一个基础性问题。提出一种基于改进后的北方苍鹰算法（sine-cosine northern goshawk optimization，SCNGO）优化变分模态分解（VMD）参数平抑风电波动的混合储能容量配置策略，对风电功率进行参数优化的VMD过后利用皮尔逊相关性分析判断强弱相关分界点，经过2次分配后得到并网功率与混合储能功率；对混合储能功率进行基于t检验分频算法的功率分配，得到蓄电池/超级电容的容量配置。基于此策略，以储能元件年综合成本作为模型，结合算例进行经济性评估并对并网功率进行波动量分析及改进北方苍鹰算法的优越性分析。结果表明：基于SCNGO-VMD的储能容量配置策略能有效平抑风电波动，平抑后的并网功率1 min、10 min的最大波动量仅为国家要求的18.2%、45.52%，相应的储能配置成本为传统配置策略中的最低值。其配置的混合储能容量更具经济性，验证了改进的北方苍鹰算法在迭代速度与精度上均优于传统的智能优化算法。
06
作者：徐峰亮, 王克谦, 王文豪, 王鹏, 王焕昌, 张帅, 赵凤展
单位：国网河南省电力公司信阳供电公司；国网河南省电力公司经济技术研究院；中国农业大学 信息与电气工程学院
摘要：为适应新型配电系统中分布式电源（DG）与负荷的双重波动性，需要对源、网、储进行协同配置以满足系统运行灵活性需求。为表征配电系统运行灵活性水平，从灵活性供需平衡、净负荷曲线平滑度和线路传输均衡性3个方面提出了净负荷适应率指标、净负荷波动率指标和线路负载裕度均衡性指标，并建立了考虑这些指标的配电系统源-网-储3层扩展规划模型。其中，上层和中层以年综合成本最小为目标对配电线路、DG和储能进行优化规划；下层以运行灵活性水平最高为目标进行运行优化。采用复合聚类算法生成配电系统典型规划场景，并以改进后的粒子群算法和非支配遗传算法双层嵌套的形式求解3层扩展规划模型。最后，基于改进的IEEE 33节点系统验证了所提规划模型的有效性和优越性。
07
作者：邵冲, 胡荣义, 余姣, 王明典
单位：国网甘肃省电力公司；国网甘肃省电力公司张掖供电公司
摘要：储能是平抑可再生能源波动的重要手段之一。考虑内部气体跨膜传输现象，基于质子交换膜电解槽的组件结构以及电化学和热平衡原理，构建了可描述质子交换膜电解槽物质传输以及能量转换的精细化仿真模型。在此基础上，建立了包含电化学储能、氢储能的电-氢耦合系统模型。提出了一种考虑电化学储能荷电状态与氢储能氢状态的双层协调控制策略。上层功率分配考虑了系统内电负荷和氢负荷需求变化，将电化学储能荷电状态、储氢罐氢状态作为重要约束因素，确定系统各设备的工作模式。底层控制根据设备的工作特性，采用PQ控制、VQ控制等方法实现功率追踪调整。通过多种不同运行场景的算例仿真验证了所提模型与控制方法的有效性。研究成果可为风光氢储系统控制策略优化提供支撑。
引文信息
苏娟, 李拓, 刘峻玮, 等. 综合能源系统下虚拟储能建模方法与应用场景研究综述及展望[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 53-68.
Juan SU, Tuo LI, Junwei LIU, et al. Review and prospect of modeling method and application scenarios of virtual energy storage under integrated energy system[J]. Electric Power, 2024, 57(6): 53-68.
韩璟琳, 胡平, 侯若松, 等. 计及多光储一体机的配电网电压优化控制策略[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 69-77, 152.
Jinglin HAN, Ping HU, Ruosong HOU, et al. Voltage optimal control strategy for distribution networks with multiple integrated photovoltaic and energy storage machines[J]. Electric Power, 2024, 57(6): 69-77, 152.
曹宇, 胡鹏飞, 蔡婉琪, 等. 基于MMC的超级电容与蓄电池混合储能系统及其混合同步控制策略[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 78-89.
Yu CAO, Pengfei HU, Wanqi CAI, et al. MMC based super capacitor and battery hybrid energy storage system and hybrid synchronous control strategy[J]. Electric Power, 2024, 57(6): 78-89.
徐峰亮, 王克谦, 王文豪, 等. 计及激励型需求响应的低压配电网混合储能优化配置[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 90-101.
Fengliang XU, Keqian WANG, Wenhao WANG, et al. Optimal allocation of hybrid energy storage in low-voltage distribution networks with incentive-based demand response[J]. Electric Power, 2024, 57(6): 90-101.
刘抒睿, 李培强, 陈家煜, 等. 基于VMD分解下的皮尔逊相关性分析及T-tFD的混合储能容量配置[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 82-97.
Shurui LIU, Peiqiang LI, Jiayu CHEN, et al. Allocation of hybrid energy storage capacity based on pearson correlation analysis and T-tFD algorithm under VMD decomposition[J]. Electric Power, 2024, 57(7): 82-97.
徐峰亮, 王克谦, 王文豪, 等. 计及运行灵活性的中压配电系统源-网-储协同扩展规划[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 98-108.
Fengliang XU, Keqian WANG, Wenhao WANG, et al. Collaborative expansion planning of source-grid-storage in medium voltage distribution system considering operational flexibility[J]. Electric Power, 2024, 57(7): 98-108.
邵冲, 胡荣义, 余姣, 等. 考虑荷电与储氢状态的风光氢储系统动态控制仿真模型[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 109-124.
Chong SHAO, Rongyi HU, Jiao YU, et al. Dynamic modeling and control strategy for hybrid energy storage system considering state of charge and storage state of hydrogen[J]. Electric Power, 2024, 57(7): 109-124.
专栏特约主编简介——董海鹰
董海鹰，博士、二级教授、博士生导师，现任兰州交通大学新能源与动力工程学院院长、兰州交通大学综合自动化研究所所长，担任中国自动化学会智能分布式能源专业委员会副主任委员、中国电力教育协会能源动力工程学科教学委员会委员、能源互联网技术与装备研发甘肃省国际科技合作基地负责人、甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室学术委员会主任、甘肃省电工技术学会副理事长、甘肃省电机工程学会常务理事、甘肃省军民融合发展智库首批专家，入选甘肃省领军人才。承担国家自然科学基金、863课题、甘肃省科技重大专项等各类科技项目40多项，发表学术论文150多篇，获发明专利10余件，出版著作教材5部，获科技奖励10余项。
专栏特约主编简介——苏娟
苏娟，中国农业大学信息与电气工程学院，副教授，博士导师。中国电机工程学会农村电气化专委会科技与教育学组秘书长、IEEE PES风电/光伏技术委员会（中国）农村智慧电力及清洁能源消纳技术分委会副秘书长、中国电机工程学会分布式发电及智能配电专委会委员IEEE PES电力系统运行、规划与经济技术委员会理事、兼任全国农业电气化与自动化学科首席科学传播团队（中国科协）办公室主任。主要从事农村综合能源系统、电能替代与能效管理、电力市场方向的研究。承担国家基金、国家重点研发计划和工业界项目50余项，学术论文50余篇，出版教材、著作4部，获省部级奖1项。
专栏特约主编简介——王宇飞
王宇飞，国网智能电网研究院有限公司电力传感技术研究所，高级工程师，长期从事用户侧需求响应、电力传感与量测、电力信息物理系统等领域研究工作。近年来，主持或参与国家自然科学基金3项，完成国家电网公司科技项目5项；获得中国电机工程学会、国家电网公司等各类科技奖励11项；在国内外权威学术期刊与国际会议上以第一作者发表SCI、EI检索论文20余篇；授权发明专利15项；出版中英文专著3本。
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