含高比例风光接入的输电网氢-电混合储能系统配置方法

目前高比例风光接入的输电网存在弃风弃光率普遍较高的问题,配置储能设备作为一种具有潜在效用的手段在当前的研究中备受青睐。针对输电网储能配置问题,为达到综合成本减小和弃风弃光率降低的目的,提出了一种基于双层规划模型的输电网氢-电混合储能系统配置方法。首先,对氢-电混合储能系统的特性进行建模,在此基础上建立输电网氢-电混合储能系统功率与容量配置双层规划模型。上层模型以配置储能后年综合成本最小为目标;下层模型以弃风弃光率最小为目标。其后基于蓄电池和氢储能的不同特性,提出一种氢-电混合储能系统配合策略。最后,针对该模型非线性多目标的特点,采用双层迭代粒子群算法与潮流计算相结合进行模型求解。在算例仿真部分,以某含有高比例风光接入地区输电网为例,进行氢-电混合储能系统容量和选址的优化配置,验证了所建模型和所提求解算法的可行性和有效性。提高了风电光伏出力在时序上的转移能力,减少了高碳化石能源的消耗量,降低了弃风弃光率。     

碳中和愿景下考虑电氢耦合的风光场站氢储能优化配置

由于新能源出力具有波动性和间歇性,其直接接入电网会影响电力系统的安全稳定。为促进可再生能源消纳,可通过发展电氢耦合的氢储能系统解决此问题。为此,针对发电侧新能源风光场站的氢储能容量优化配置问题,以氢储能投资成本最小、系统累计跟踪计划误差最小和二氧化碳减排量增量最大为目标,以场站弃电率和实际场地面积为约束,构建了氢储能多目标优化配置模型。采用带精英策略的非支配排序的遗传算法和熵权法相结合的综合算法求解模型的最优折衷解。最后,以中国甘肃某风光场站为例,验证了所提模型与算法的有效性。结果显示:面向200 MW光伏和400 MW风电的可再生能源基地,200 kW电解槽、6 kg储氢罐及200 kW燃料电池的最佳配置数量分别为268、291和222个,所提氢储能系统积极响应了调度指令并大幅度降低了弃电率。     

基于改进粒子群算法的新能源侧储能容量配置

在新能源侧配置储能可有效减少弃风弃光,提高新能源消纳能力。综合考虑储能消纳风光的能力及其经济性,以风光电站弃风弃光电量和储能投资成本最小为目标构建新能源侧储能配置模型。提出基于改进多目标粒子群算法的优化算法对模型进行求解,在求出的各目标权重的基础上,采用熵权法排序得出最佳储能容量配置方案。以某风光电站为例进行仿真分析,结果表明,配置储能后可有效消纳风光,且具有较好的经济性,验证了所提方法的有效性和可行性。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。     

考虑风光互补的输储联合规划方法研究

针对可再生能源电站和输电网的联合规划问题,提出了一种考虑风光互补特性、储能系统的运行特性和输电线路规划的输电网大规模接纳风能和光能的联合规划方法,其规划目标是在大规模风光并网的前提下,使年弃风成本、年弃光成本、储能投资成本和输电线路扩建成本的总成本最小;建立提升风光接纳能力的储能配置与输电线路联合规划模型,提出风光互补程度、电源损失率和风光储混合电力系统贡献率3个指标来进行评价,并进行算例分析。仿真结果表明,所提输储联合规划方法可以有效地限制对原有网架的扩建,合适风光配比可以进一步节约电网投资和运行成本,并提高系统的稳定性和有效性。     

考虑风电接纳能力的储输联合规划

全球能源互联网带来能源形式的广泛变革。风电能源比重逐年提高,但电网建设相对滞后,电网与风电发展不协调严重阻碍了风电消纳。在分析影响风电接纳能力主要因素的基础上,充分考虑储能系统的运行特性,以最小化线路和储能等效年投资成本以及年弃风成本为目标,建立了面向提高风电接纳能力的储能与输电网联合规划模型。该模型属于典型混合整数线性规划模型,可使用成熟软件求解,求解该模型可以得到储能最优配置位置及功率和输电线路最佳架设方案。以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点系统为例分析电网风电接纳能力。结果表明,该联合规划模型可以实现线路、储能投资最小和系统弃风最小的综合最优;配合风电场接入的储能减少弃风作用明显;随着风电接入规模的增大和储能成本的降低,储输联合规划效益会更加显著。     

基于近端策略优化算法的电化学/氢混合储能系统双层配置及运行优化

针对电化学储能和氢储能的互补特性,提出了一种包含电化学和氢储能的混合储能系统配置和运行的综合优化模型,并提出了智能算法进行求解。该模型基于双层决策优化问题,将混合储能系统配置及运行2个不同时间维度的问题分上下层进行综合求解,并考虑了两者间的相互影响,采用强化学习近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法求解该双层优化模型。以甘肃省某地区的风光数据,通过对比应用多种传统算法求解结果,验证了所用算法在复杂环境下适应度最高且收敛速度最快。研究结果表明,应用该模型最大可降低24%的弃风、弃光率,有效提升系统综合效益。氢储能作为容量型储能配置不受地形因素限制,适用于多样的应用场景,从而为氢储能这一新型储能形态在全国的广泛配置提供了应用示范。     

基于近端策略优化算法的电化学/氢混合储能系统双层配置及运行优化

针对电化学储能和氢储能的互补特性,提出了一种包含电化学和氢储能的混合储能系统配置和运行的综合优化模型,并提出了智能算法进行求解。该模型基于双层决策优化问题,将混合储能系统配置及运行2个不同时间维度的问题分上下层进行综合求解,并考虑了两者间的相互影响,采用强化学习近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法求解该双层优化模型。以甘肃省某地区的风光数据,通过对比应用多种传统算法求解结果,验证了所用算法在复杂环境下适应度最高且收敛速度最快。研究结果表明,应用该模型最大可降低24%的弃风、弃光率,有效提升系统综合效益。氢储能作为容量型储能配置不受地形因素限制,适用于多样的应用场景,从而为氢储能这一新型储能形态在全国的广泛配置提供了应用示范。     

基于小生境多目标粒子群优化算法的配电网混合储能配置研究

随着风光接入比例不断增加,配电网中弃风、弃光和弃负荷的现象时有发生,储能系统对维持能量平衡和提高配网供电质量起到关键作用,并可有效平抑功率波动、降低弃风弃光率以及提高电能质量.本文综合考虑分布式电源、储能装置及配网安全运行约束条件,建立以储能成本、网损率以及电压稳定性作为优化指标的配网储能优化配置模型,并以IEEE33节点配网为算例,运用小生境多目标粒子群优化算法对该模型进行求解,验证了模型及算法的有效性.     

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析

“十四五”期间,随着风电、光伏装机规模增加,系统净负荷波动增强,对储能等灵活性资源的需求不断增强。同时,储能技术不断发展成熟,成本不断下降,逐步应用于电力系统的各个环节,因此有必要建立计及系统灵活性需求的储能优化规划模型,以更加科学的方法评估中国未来五年储能的发展需求。首先给出了计及电力系统灵活性基于时序曲线的运行模拟模型方法和储能需求分析流程,以系统总成本最低为优化目标,考虑了投资决策约束和运行约束,可统筹优化系统目标水平年的储能结构及容量。其次,基于以上模型方法,优化计算了2025年中国七大区域电网协议送电模式下的储能容量,并分析了配置储能的原因,开展了灵活调节模式下的储能容量对比分析。最后,基于以上分析,总结了“十四五”期间,中国电力系统储能容量、新能源发电量、弃风和弃光率及综合用电成本等结论,为储能未来五年的规划提供技术支撑。     

考虑风光储协调运行的可靠性评估

风光储联合发电系统并网后必须采取策略与系统之间实现协调调度与运行才可在保证可靠性的前提下最大化利用可再生能源,但现有的可靠性评估中还缺少对大规模风光储联合发电系统协调运行的考虑。针对此问题,基于序贯蒙特卡罗仿真方法,建立了风电、光伏和储能系统的发电可靠性评估模型,并提出了新的协调调度策略。模型综合考虑了风速、太阳光辐照度、环境温度以及2种新能源发电技术的能量变换特性和储能系统的充放电约束等因素。这些模型被应用到IEEE RTS79中,通过在Matlab中编制程序进行仿真计算,考察不同的协调运行策略、联合发电系统容量配置以及储能特性对于系统裕度的影响。评估结果可为联合发电系统并网规划与设计提供参考。     

考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法

微能源网多能协同运行、消纳清洁能源发电的作用在“双碳”目标和新型电力系统背景下具有广泛的应用价值。但是随着风光接入规模日益增大，风光出力的不确定性势必会影响微能源网运行的稳定性。为此，本文充分考虑风光出力不确定性与相关性，提出了一种考虑市场计划的微能源网双层优化配置方法。首先，基于Wasserstein距离指标将风光概率分布最优离散化处理，采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数，生成典型日出力场景；然后，考虑电力市场与天然气市场计划经济性，建立微能源网双层优化配置模型，实现设备配置与系统运行的紧密耦合；最后，基于某地区微能源网实测数据生成典型风光出力场景进行优化计算，算例结果表明，双层优化配置方法可以降低微能源网的年化成本，增加对风光极限信息的包容性，提高系统运行的经济性与稳定性。     

基于深度确定性策略梯度算法的风光储系统联合调度策略

针对风光储联合系统的调度问题,提出了一种基于深度强化学习的风光储系统联合调度模型。首先,以计划跟踪、弃风弃光以及储能运行成本最小为目标,建立了充分考虑风光储各个场站约束下的联合调度模型。然后,定义该调度模型在强化学习框架下的系统状态变量、动作变量以及奖励函数等,引入了深度确定性策略梯度算法,利用其环境交互、策略探索的机制,学习风光储系统的联合调度策略,以实现对联合系统功率跟踪,减少弃风弃光以及储能充放电。最后,借用西北某地区风电、光伏、跟踪计划的历史数据对模型进行了训练和算例分析,结果表明所提方法可以较好地适应不同时期的风光变化,得到在给定风光下联合系统的调度策略。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

计及风电汇集系统静态电压稳定性的网储联合规划

化石能源急剧消耗和生态环境问题的凸显,使得以风电、光伏为代表的可再生能源迅速发展。然而,网源发展不协调、风电随机性及并网点电压稳定性等一系列问题阻碍了风电大规模并网。综合考虑风电的不确定性、规划方案的经济性和风电场汇集系统静态电压稳定性等3个方面,建立了计及风电场接入的网储联合规划模型。考虑到模型的非线性特征,提出利用改进粒子群算法求解联合规划问题。改进的Garver-6节点系统算例结果表明,联合规划模型可以有效减少弃风率,在考虑经济性的同时兼顾稳定性问题。