含壓縮空氣的多維主動複合儲能系統最佳化控制

《含壓縮空氣的多維主動複合儲能系統最佳化控制》是依託山東大學，由李珂擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：含壓縮空氣的多維主動複合儲能系統最佳化控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李珂
• 依託單位：山東大學

中文摘要

可再生能源的廣泛滲透和分散式供能系統的蓬勃發展，已使儲能技術成為未來智慧型電網的關鍵組成部分與核心技術支撐。本項目以科學用能為指導思想，從系統科學角度設計一套含壓縮空氣的多維主動複合儲能系統及其最佳化控制的基礎理論框架和方法體系。首先利用基於機理與經驗相結合方法的建立壓縮空氣儲能系統混合模型；通過揭示系統內冷熱電多維能量耦合複雜規律研究其重構最佳化機理與實現方法，全面提高儲能系統的效率、容量利用率和靈活性；在此基礎上尋求高效合理的含壓縮空氣的複合儲能系統結構方案並提出相應的容量最佳化配置方法；發揮含壓縮空氣的複合儲能系統的多維能量接口特色，提出可改善分散式供能系統穩定性與總能利用率的主動儲能最佳化控制策略；最後設計並搭建含壓縮空氣的複合儲能系統試驗平台驗證算法的有效性。本課題屬控制、電氣、熱工等多學科交叉的前沿方向，研究成果將為突破制約壓縮空氣儲能發展的關鍵瓶頸提供堅實的理論基礎和技術支撐。

結題摘要

隨著可再生能源的廣泛滲透和分散式供能系統的蓬勃發展，儲能技術在改善能源供給質量、提高系統穩定性與可靠性、提升綜合利用效率等諸多方面日益顯示出強大的功效和不可替代的作用，業已成為未來能源系統不可或缺的組成部分和至關重要的關鍵技術。本項目以科學用能為指導思想，充分利用含壓縮空氣的複合儲能系統冷熱電多維能量形式特性，以滿足分散式供能系統的多能梯級利用與全工況最佳化為原則，從系統科學的視角研究含壓縮空氣的複合儲能系統設計、容量配置及主動儲能控制基礎理論框架和方法體系，主要成果包括：利用對壓縮、膨脹設備積累的建模機理和實驗經驗，對壓縮空氣儲能系統開展基於機理和經驗相結合的混合建模方法研究，既可保留機理模型適用工況區間大、普適性強的特點，又具有經驗模型簡單便於最佳化控制的優勢。提出一種可重構壓縮空氣儲能系統，根據當前工況最佳化氣路結構，改變壓縮、膨脹機串並聯關係，以避免長時間、大範圍偏離設計工況，全面提高壓縮空氣儲能系統的效率、容量利用率和靈活性。提出了一種由壓縮空氣、蓄電池與超級電容組成的多元多維複合儲能系統，以全生命周期成本為經濟性目標研究了其容量最佳化配置方法。充分發揮含壓縮空氣的多維複合儲能具備多回響特性和多能量流接口的特點，在日前調度和實時控制之間加入滾動最佳化，提出基於主動儲能思想的多時間尺度分層最佳化運行控制策略，主動消納分散式能源發電的不確定性，實現平衡峰谷和增效節能雙重效果。最後，搭建試驗平台驗證了新方法的有效性。項目相關研究成果共發表論文19篇，其中，SCI收錄7篇，EI收錄10篇；申報發明專利17項，其中已授權12項；登記軟體著作權3件。培養博士研究生5人、碩士研究生15人。項目的完成為突破制約壓縮空氣儲能發展的關鍵瓶頸提供了堅實的理論基礎和技術支撐。