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《深度智慧学习与电力储能安全监测》系统介绍电力储能行业的发展现状与技术分类、深度学习技术基础与应用、储能电池测试和状态评估、深度学习在电网侧和用户侧的应用。旨在探讨深度学习技术在电力储能领域的应用，以及如何通过智能化手段提升储能系统的安全性和效率。
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目 录第1章 电力储能行业发展现状 11.1 国内电力储能政策 11.1.1 国家政策 21.1.2 地方性政策 41.2 国际电力储能标准 51.2.1 IEC标准 51.2.2 UL标准 71.2.3 UN标准 81.2.4 EN标准 8第2章 电力储能及电网调控技术 102.1 化学储能技术 102.1.1 锂离子电池 102.1.2 钠离子电池112.1.3 全钒液流电池 132.1.4 铅蓄电池 152.2 机械储能技术 172.2.1 抽水蓄能 172.2.2 压缩空气储能 172.2.3 飞轮储能 182.2.4 超级电容储能 192.3 热能储能技术 212.3.1 显热储能 212.3.2 潜热储能 222.3.3 热化学储能 222.4 储能技术的作用 232.4.1 电力系统中协同应用 242.4.2 灵活资源组合及作用机理 272.4.3 国内外储能应用案例 292.5 电网调峰与频率控制技术 352.5.1 电网调峰技术原理 352.5.2 频率控制技术 372.6 可再生能源技术 392.6.1 可再生能源的定义及分类 402.6.2 并网技术与标准 41第3章 深度学习技术与应用 443.1 深度学习发展现状 443.1.1 早期探索 443.1.2 重要里程碑 483.2 深度学习框架与方法 513.2.1 深度学习框架 513.2.2 神经网络基础 533.2.3 前向传播与反向传播 593.2.4 损失函数与优化算法 633.2.5 卷积神经网络 673.2.6 循环神经网络 733.3 深度学习在电力系统中的应用 753.3.1 电力设备及系统故障诊断 763.3.2 电力负荷及新能源功率预测 773.3.3 电力系统频率分析与控制 78第4章 发电侧储能电池测试、模型构建及状态评估 814.1 电力储能电池测试 814.1.1 测试平台 814.1.2 测试方法 824.1.3 工作特性分析 834.2 储能电池电、热、耦合及老化模型 854.2.1 电化学特性模型 854.2.2 热模型与热管理 914.2.3 电热耦合模型 974.2.4 老化模型 1074.3 储能电池状态评估 1154.3.1 荷电状态估计策略 1154.3.2 健康状态预测算法 1234.3.3 能量状态与峰值功率估算 1414.3.4 全寿命周期RUL评估 147第5章 深度学习与电网侧储能 1515.1 电网侧储能的定义及作用 1515.2 电网侧储能的应用场景 1545.2.1 关键电网节点储能布局 1545.2.2 新能源汇集区储能应用 1575.2.3 偏远地区的电网供电保障 1605.3 深度学习在电网侧储能中的应用 1645.3.1 充放电时机预测 1645.3.2 自适应电网需求 1685.3.3 实时优化与控制 168第6章 深度学习与用户侧储能 1726.1 用户侧储能的定义及作用 1726.2 用户侧储能应用场景 1736.2.1 用户侧配置的储能布局 1736.2.2 工商业储能 1746.2.3 家庭储能 1756.3 深度学习在用户侧储能中的应用 1776.3.1 智能预测与优化 1776.3.2 智能调度 1786.3.3 成本效益分析 1796.3.4 需求响应 1796.3.5 峰谷电价套利 1806.3.6 家庭能源管理系统 1806.3.7 故障检测与维护 181参考文献 182
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第1章电力储能行业发展现状 1.1国内电力储能政策 电力储能对电力系统的稳定运行、可再生能源的整合与利用、解决能源供需不匹配问题和环境保护等方面都具有重要作用。根据统计数据，截至目前，抽水蓄能依旧是我国储能的主力军[1]。但随着新型储能技术的快速发展及相关政策的大力支持，近年来新型储能装机规模呈现出爆发式增长，装机量占比逐渐扩大，我国的储能结构也正在发生显著变化。如图1-1-1所示，为我国抽水蓄能与新型储能装机量的占比情况。 图1-1-2为近年来我国新型储能项目累计装机规模的发展情况。截至2021年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达到5.73GW/11.6GW？h。截至2022年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模*次突破10GW，达到13.1GW/27.1GW？h，占全球市场总规模的36%，居全球*位。截至2023年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达31.39GW/66.87GW？h。截至2024年一季度末，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达35.30GW/77.68GW？h，较2023年底增长超过12%[2]。 新型储能项目装机量的区域分布如图1-1-3所示，西北地区占比*高，整体引领了全国的储能发展。华北、西北地区新型储能发展较快，装机量占比超过50%，其中西北地区已投运新型储能项目装机量占全国的29.2%，华北地区已投运新型储能项目装机量占全国的25.3%（2024年5月）。具体到省份，山东、内蒙古、新疆、甘肃、湖南等省份的新型储能项目装机规模均超过2GW[2]，成为全国新型储能发展的领头羊。 随着新型储能的迅速发展，电力储能标准化的重要性日益凸显。储能标准在推动储能产业健康、有序发展中起着至关重要的作用，因此建立和完善储能标准体系，对于保障储能产品质量、提高储能系统安全性、促进储能技术创新和商业化应用具有重要意义。对此，国家及地方积极出台相关政策，以应对储能标准体系仍不完善的问题。 1.1.1国家政策 近年来，国家层面高度重视储能标准的建设工作，相关部门陆续出台了一系列政策文件，以推动储能标准的制定和实施。例如，国家标准化管理委员会、国家能源局于2023年2月发布了《新型储能标准体系建设指南》（国标委联〔2023〕6号），明确了新型储能标准体系建设的基本原则、建设目标和标准体系，规范了相关技术要求，为储能标准的制定提供了指导和方向[3]。文件中规定的新型储能标准体系架构及主要内容概括如图1-1-4所示。 2023年11月发布的《关于加强发电侧电网侧电化学储能电站安全运行风险监测的通知》（国能综通安全〔2023〕131号）在新型储能安全方面提出了要求。文件内容详细规定了增强基础台账管理能力、增强运行风险监测及分析预警能力、增强防范运行风险能力、加强监测数据源头管控、推动监测数据横向贯通等多方面的措施和要求，对于推动我国电化学储能电站的安全管理和风险防控具有重要意义[4]。 2023年12月，国家发展改革委、国家能源局发布了《抽水蓄能电站开发建设管理暂行办法（征求意见稿）》，文件中提到，国家发展改革委、国家能源局将加强组织管理和统筹协调，建立健全技术标准体系。文件还对项目纳规、前期工作、建设管理、运行管理等方面提出要求[5]，对加强抽水蓄能行业管理、规范抽水蓄能电站开发建设、促进抽水蓄能高质量发展具有引导与促进作用。 2024年2月，国家能源局综合司发布了《2024年能源行业标准计划立项指南》（国能综通科技〔2024〕17号），提出将抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能等纳入2024年能源行业标准计划立项重点方向[6]。 2024年4月发布的《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》（国能发科技规〔2024〕26号）对新型储能的并网接入管理、调度运行技术要求及安全稳定运行等方面的标准进行了规范，提出加强新型储能运行管理、规范新型储能并网接入技术等一系列要求[7]，对储能行业的高质量发展具有指导意义。 以电化学储能中的锂离子电池为例，我国工业和信息化部于2024年6月发布了《锂离子电池行业规范条件（2024年本）》。文件从产业布局和项目设立、生产经营和工艺水平、产品性能、安全和质量管理等多个方面对锂离子电池行业提出了规范要求[8]。 随着储能行业的爆发式发展与相关技术的飞速迭代，标准制定工作往往难以跟上项目实施和技术创新的浪潮。覆盖电化学储能电站从启动验收到接入电网测试、再到检修试验的全生命周期管理规范，同时还涉及全钒液流电池、铅炭电池等多个领域的一系列标准的出台，不仅为储能市场的健康发展提供了坚实的技术支撑和制度保障，同时也为未来储能技术的持续创新与应用推广奠定了坚实基础。 1.1.2地方性政策 在新能源及电力储能蓬勃发展的背景下，地方政府积极落实中央政策，20多个省份先后出台新能源强制配储政策、发布“十四五”规划或实施方案、探索市场化运行机制，成为推动新型储能创新发展的积极实践者。2023年，各省（自治区、直辖市）共出台500多项储能相关政策，2024年上半年各省（自治区、直辖市）共出台300多项储能相关政策，涵盖新能源配储、储能规划、储能补贴、市场交易等多个方面。从政策发布数量上看，近年来各省（自治区、直辖市）储能相关政策密集出台，显示出各地对储能产业发展的高度重视。下面将对部分省份典型储能标准相关政策进行列举。 江西省能源局于2024年1月发布了《江西省新型储能发展规划（2024-2030年）》，规定新建新能源项目配建储能容量不低于新能源装机规模的10%，储能时长不少于2h。通过竞争优选的新能源项目，其承诺的配建储能项目自动纳入规划[9]。 内蒙古自治区于2022年12月印发了《内蒙古自治区支持新型储能发展的若干政策（2022-2025年）》。该文件同样对新能源配建储能提出了要求，规定新建保障性并网新能源项目配建储能原则上不低于新能源项目装机容量的15%，储能时长2h以上；新建市场化并网新能源项目配建储能原则上不低于新能源项目装机容量的15%，储能时长4h以上。此外，该文件还对单个*立储能电站的规模作出规定，原则上要求单个储能电站规模不小于10万kW、时长不低于2h。文件还对市场化补偿机制等标准作了规定，并明确提出支持储能技术与产业的全方面健康发展[10]。 四川省发展和改革委员会、四川省能源局于2023年1月印发了《四川省能源领域碳达峰实施方案》。在储能标准方面，文件重点聚焦于优化储能布局、推动技术创新及完善市场机制，以实现能源绿色低碳转型和碳达峰目标。文件提出，四川省将科学布局抽水蓄能和新型储能项目，特别是在负荷中心及新能源集中送出地，以增强电网的灵活性和可再生能源的消纳能力。在技术层面，文件提出将鼓励和支持电池储能、压缩空气储能等多种新型储能技术的研发与应用，同时对遵循国家和行业的储能技术标准与规范提出要求，确保储能项目的安全、可靠运行[11]。 北京市城市管理委员会等部门于2024年1月印发了《北京市新型储能电站建设管理办法（试行）》，对储能电站及分散式电化学储能装置的设备标准、并网标准、施工与安全标准等进行了规范，通过详细规定新型储能电站的建设管理要求，旨在促进北京市新型储能产业的健康发展，提高储能电站的安全性和效率。对于并网标准，文件规定新型储能电站的涉网设备和系统应符合电网安全运行的相关技术要求，并由具备相应资质的检测机构进行并网检测。相关机构则应按照有关标准和规范要求，提供电网接入服务，并配合开展并网调试及验收工作。在施工与安全标准方面，文件强调了各有关部门应加强项目施工安全监督管理，督促各参建单位落实施工安全和消防安全主体责任[12]。 国家能源局湖南监管办公室于2024年6月发布了《湖南电力并网运行管理实施细则（征求意见稿）》，文件涵盖了储能主体及容量要求、并网运行管理、补偿与考核和安全与管理等多个方面，旨在规范储能电站的并网运行管理行为，促进储能产业的健康发展。文件要求新型储能纳入电力调度机构调度管辖范围，可被电网监控和调度。压缩空气、飞轮等新型储能电站参照执行。在并网运行管理方面，文件规定新型储能需按照国家、行业有关标准规定具备动态无功补偿能力，以及一定的直控型可调节负荷调节能力，可满足电网调峰、调频等的需求。为确保储能电站的安全运行，文件强调了储能电站的安全管理要求，包括设计、建设、运行等环节的标准化和规范化。此外，文件还明确了并网主体的考核机制，对未能达到规定标准或不能按要求提供辅助服务的储能电站，将进行相应的考核和费用扣减[13]。 随着新能源及电力储能技术的迅猛发展，地方政府积极响应国家号召，制定和出台一系列地方性政策，有力推动了新型储能产业的创新发展。在区域特色方面，各地根据自身的资源禀赋、产业基础和市场需求，制定了差异化的储能发展策略及标准。 1.2国际电力储能标准 1.2.1IEC标准 国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）是一个全球性的标准制定组织，专注于电气、电子及相关技术领域。IEC作为全球电工技术和电子技术领域的*要标准化机构，发布了一系列关于储能系统安全的关键标准，特别是针对锂离子电池的标准。IEC62619和IEC62620是关于便携式和固定式二次电芯及电池组的安全和测试标准，为电池设计、制造、使用和维护过程中的安全设立了基准。此外，IEC还涉及电池管理系统（battery management system，BMS）和储能系统整体的安全规范，如IEC62933系列，为储能系统集成和部署提供指导。 在储能系统领域，IEC通过其下属的技术委员会（TechnicalCommittees，TCs）制定了一系列标准，以确保储能设备和系统的设计、制造、安装、运行和维护达到一定的安全和性能水平。以下是对两个关键技术委员会的详细说明。 TC21/SC21A--二次电池的安全标准：IECTC21/SC21A委员会负责二次电池（即可以多次充电和放电的电池）的安全标准制定工作。该委员会的工作重点在于确保电池在正常使用和潜在滥用条件下的安全性能，涵盖从单体电池到电池组的所有层面。IEC62619是SC21A负责的一个重要标准，它规定了便携式和固定式二次电芯和电池组的安全要求，包括对电池的设计、制造、测试、使用、维护、处置及回收等方面的规定，它旨在减少电池在使用过程中可能发生的过热、短路、爆炸和泄漏等风险。标准也会定期进行修订，以纳入新的安全考量和技术要求。例如，2022年发布的第二版IEC62619就增加了对运动部件、危险带电部件、电池系统设计等方面的附加要求。 TC120--电化学能量存储系统标准：IECTC120委员会负责电化学能量存储（electrochemical energy storage，EES）系统在电网应用中的标准制定工作。该委员会的工作重点在于确保大规模储能系统与电力网络的兼容性和安全性，促进储能技术的发展和商业化应用。TC120的标准覆盖了储能系统的设计、安装、操作、维护、性能评估和退役处理等各个方面。这些标准特别关注系统级的安全问题，包括电气安全、防火、热失控预防及与电网交互时的稳定性。IEC63056是TC120发布的一个重要标准，它规定了*高直流电压为1500V的电力储能用二次锂电池和电池组的安全要求。 上述两个技术委员会的工作对全球储能行业的健康发展至关重要，它们制定的标准有助于建立统一的测试和验证程序，确保不同制造商生产的储能设备和系统能够在全球范围安全地部署和运行。 IEC标准被许多国家采用，作为制定本地标准的基础，或者直接作为法规的一部分。例如，欧洲和日本倾向于参照IEC标准制定相应的国家标准。在中国，GB/T系列标准可基于IEC标准
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