基于不同种类储能电池的微电网综合储能系统性能对比

储能系统是保证微电网正常运行的关键,综合储能系统是微电网中储能应用的重要方式。本文将由电池储能与氢储能共同构成的综合储能系统应用在光伏微电网中,实现了电能、氢能、光能的多能互补。本文首先为微电网设计了一套经济可行的调度方案,该调度方案包含日前调度和实时调度两部分,根据不同的天气情况采取不同的调度原则。接着,本文分别计算了包含铅炭电池、磷酸铁锂电池和液态金属电池的微电网综合储能系统的全寿命周期成本,从而确定最佳的电池种类。对于本文所研究的综合储能系统而言,目前磷酸铁锂电池是系统全寿命周期成本最低的电池,而液态金属电池有可能成为该系统未来的一种新选择。     

考虑电动汽车移动储能的微电网调度

将电动汽车电池集成到微电网可以为微电网提供额外的电能存储,其收益取决于市场电力价格、电动汽车充电状态和进站/出站率等因素.假设微电网由热力机组、可再生能源和含储能设施的停车场组成.文章提出了一种考虑电动汽车移动储能特性的能源管理优化模型,模型的目标函数是最小化预期的总运营成本,包括前期市场的能源购销成本、热力机组的启停成本及发电成本、电池的磨损成本以及在每个场景中与当地电力分销商进行电力交换的成本等.采用Benders分解算法对模型进行求解,并利用修改的14节点系统进行了仿真验证.仿真结果表明:利用电动汽车电池的储能特性有效地降低了微电网的总运行成本.     

风电场发电侧配置储能系统的经济性研究

采用储能度电成本（LCOS）模型和财务评价方法,以吉林省为例,研究在风电场配置储能系统的经济性问题。不同情景的对比分析发现影响当前储能系统经济性最主要的因素是储能系统的电池成本和峰时电价。目前投资建设储能系统尚不能取得良好收益,但在积极情景中储能系统参与电力辅助服务市场中的二次调频服务可以获得可观的收益。预期随着储能系统总成本的逐步下降以及我国电力辅助服务市场的发展,储能系统的经济性将越发显著。     

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构,在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下,优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型,并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照,通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本;同时,不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。     

液态金属电池储能系统在光氢耦合微电网中的优化配置

液态金属电池是一种新型电池,其与氢储能共同构成的综合储能系统可以很好地满足微电网的需求。首先为该综合储能系统设计了一套以经济性最优为原则的调度方案,使两种储能装置协调配合,共同平抑并网光伏电能的功率波动。其次,仿真计算该调度方案下的液态金属电池配置成本、微电网年利润、电池预期使用寿命、电池容量不足的天数等指标,并利用这4项指标构建液态金属电池储能系统性能的综合评价模型。最后,以某光氢耦合微电网为例,利用上述模型对不同容量液态金属电池的性能进行评价,得出了电池的最优配置容量。     

考虑储能电池的微电网群双层优化调度策略

储能电池是微电网中的重要组成单元,在进行调度时对其进行保护可以有效提高系统的经济性和可靠性。为此,本文充分考虑充放电速率和充放电深度对储能电池的影响,结合交替方向乘子法和模型预测控制,提出了一种微电网群的双层分布式调度策略。其中,上层以微电网群总体运行成本最小为目标对各微电网进行调度;下层则对各微电网内部分布式电源的出力进行控制以达到各微电网自身的成本最小。相比于其他分布式调度策略,该调度策略不仅能够最大程度保护储能电池,而且简化后的分布式求解算法收敛更快,网间数据传输减少了30%,运算时间更少,通信负担更低。最后,采用通用的微电网群模型验证了本文调度策略的合理性和有效性,试验表明本文调度策略能够使荷电较少的储能电池得到电量补充,提高微电网应对极端天气及其他风险的能力;使荷电较高的储能电池减少充放电次数,各储能电池使用成本之和减少了29.65%。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法EI北大核心CSCD

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

微电网中储能电池的经济运行分析

针对微电网中储能设备的经济运行问题,建立了储能电池的运行成本模型。该模型不仅考虑了储能电池的折旧费用、分时电价的影响、与主网交互电能的费用,还考虑了其在运行过程的实际特性。以河北某110kW微电网工程为研究案例,选取当地风、光、负荷的典型日功率曲线,并按照提出的三种不同微电网运行策略,分析储能电池的运行成本大小。经过分析得出:在当地的自然条件下,采用并网功率定值控制策略,储能电池的运行最经济。     

计及微电网储能系统寿命损耗的容量配置

微电网储能系统容量配置不同会使系统使用寿命不同进而影响微电网投资成本。根据微电网实际工作状态,采用雨流计数法统计寿命估算所需的储能系统充放电深度,并建立储能寿命损耗模型对微电网储能系统进行寿命估算。以微电网综合运行成本,储能系统投资及运行维护成本之和最小为目标建立储能系统容量配置模型,并采用粒子群算法对模型进行求解,根据储能系统工作循环建立储能系统设备利用率指标用以评价容量配置结果。算例分析表明,所提方法能够优化容量配置结果,避免容量浪费,减小微电网投资成本,提高了微电网运行的经济性。     

考虑随机性的微电网日前调度与储能优化模型

针对微电网中可再生能源发电的随机性,以运行成本最小为优化目标,建立了微电网日前调度和储能优化的调度模型。首先,分别对传统发电机组和储能系统建立了确定性模型,并对可再生能源发电机组建立随机模型。然后,考虑到可再生能源发电机组的线性成本函数和传统发电机组的二次成本函数,并结合功率平衡和功率交换限制等约束条件建立了优化模型。通过不同成本函数的可再生能源发电机组和传统发电机进行了仿真。结果表明,该模型可以获得最优调度结果,同时实现储能电池的最优储能。     

孤岛模式运行下含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估

提出了一种孤岛模式运行下的含潮汐发电和电池储能的微电网可靠性评估模型。利用潮汐流速历史数据建立了24个时段潮汐流速分布模型,同时考虑了潮汐流速因季节变化的影响,并结合机组功率输出特性曲线得到机组多状态模型。根据负荷、机组多状态模型和电池储能系统性能参数建立了电池储能系统功率输出模型。在含潮汐发电和电池储能的微电网中应用所提出的模型,评估了其在孤岛运行下的可靠性,验证了模型的有效性。研究表明,电池储能设备性能参数对微电网可靠性影响较大,同时负荷的增长会降低系统可靠性。     

电池储能系统在改善微电网电能质量中的应用

微电网中的电池储能系统不但可以用于维持微电网的功率平衡,还可用于治理微电网中非线性负荷注入的谐波电流和配电网侧渗透的谐波电压。为充分利用电池储能系统的冗余容量和改善微电网的电能质量,本文提出了电池储能系统的一种多功能控制策略。首先,介绍了主电路的基本结构和各子系统控制指令信号的生成,其次,利用Matlab/Simulink软件搭建了一个由两种微电源、两类负荷和两条支路构成的简单微电网模型,最后在微电网模型中对该多功能控制策略进行了仿真研究。仿真结果表明,在这种控制策略下电池储能系统既可以有效地维持微电网的功率平衡,又能很好地改善微电网的电能质量。     

一种提高微电网储能电站电池使用经济性的 混合储能容量配置方法

微电网储能电站具有保障可靠供电及缓解功率波动2项主要功能。针对微电网储能电站的功能特点,分析微电网储能电站的负荷需求、常用电化学储能方式(铅酸电池和磷酸铁锂电池)的特性、微电网储能电站适应不同工况的运行控制方法;给出了微电网储能电站混合储能电池容量配置设计原则。进行实例计算及对比分析,证明混合电池容量配置可提升电池使用的经济性。     

Kinetic电池模型在微电网调度的应用研究

建立了Kinetic电池充放电限制模型,较为准确地反映出在微电网调度中储能电池的充放电能力。在充分考虑微电网运行的可靠性和经济性的前提下,将Kinetic电池模型与微电网的调度相结合,提出了基于经济调度的蓄电池容量优化模型。并且提出了利用Kenetic电池模型解决微电网中储能电池调度的方法。以Surrette公司的4KS25P的储能电池为例,对微电网中储能电池的调度进行了仿真。仿真结果表明所提出的基于Kenetic电池模型的调度方法具有较高的精度,能够提高微电网的经济性,符合实际需求。     

多元复合储能在独立微电网中运行策略及容量优化研究

针对独立供电的微电网,分析后备电源电池储能、超级电容器、柴油机的运行策略,以此为基础提出微电网内考虑混合储能系统成本的最大化可再生能源利用率、最大化电池储能使用寿命和最大化因减少柴油机运行而减少的环境效益为优化目标函数的混合储能优化配置模型,并通过多变异位自适应遗传算法求得多元复合储能系统容量的优化配置。通过仿真计算验证所提策略的正确性与有效性。     

基于生态博弈的含云储能微电网多智能体协调优化调度

分布式储能可以缓解分布式电源大量接入微电网所带来的随机性问题,但高昂的初装成本和运维困难限制了其大规模推广应用。在微电网中引入“云储能”为用户提供高效的“虚拟分布式储能”服务,基于自然界生态系统思想,提出了含云储能微电网多智能体生态博弈协调优化调度模型。根据利益诉求关系,构建了微电网系统多智能体结构,得到微电网运营商、常规负荷代理、云储能运营商以及云储能用户四大智能体,建立了其优化模型;构建了微电网电力生态系统,建立了各智能体之间以及电力生态系统之间的博弈优化模型;采用基于纳什均衡的强化学习算法对多智能体生态博弈模型进行求解。算例结果表明,云储能服务优化了负荷曲线、降低了用电成本、云储能运营商也获得了收益,达到多方共赢效果。     

基于光伏能量预测的微电网储能优化配置方法

建立了基于光伏能量预测的微电网智能能量管理系统,提出一种经济性优化方法进行微电网储能配置。由于光伏发电系统的输出功率随气象条件变化具有随机性,因此采用发电预测模型的输出作为光伏电池的功率限制条件。由于储能优化涉及多个时间段且受能源价格和电力价格的影响,因此需建立储能模型以确定最优的操作策略,采用矩阵实数编码遗传算法进行求解。通过一个小型直流微电网算例验证了所提模型和算法的有效性,相关结果可用于评估微电网的储能配置和经济效益。     

含钒电池储能的微电网负荷优化分配

储能系统是微电网的重要组成部分,其对微电网的稳定性、经济性与安全性有着非常重要的影响。以含钒液流储能电池(vanadium redox flow battery,VRB)系统的微电网为研究对象,建立了含钒电池储能微电网多目标负荷优化分配模型。以某微电网为例,分析讨论了钒电池对微电网带来的经济效益,同时研究了运行模式、控制策略和优化目标中权重等诸多因素对微电网负荷优化分配结果的影响,验证了所建立模型的有效性。     

计及附加机会收益的冷热电联供型微电网动态调度

在分时电价及微电网并网运行条件下,为更好地调度储能和可调度型微电源并优化微电网购电及售电功率,建立了计及附加机会收益的冷热电联供(CCHP)型微电网动态调度模型。以一个包含风机、光伏电池、储能、燃料电池、CCHP系统的微电网为例,采用基于模拟退火的粒子群优化算法对调度模型进行动态寻优,从而求得调度周期内各微电源的最佳经济出力,同时比较了CCHP系统相对于分产系统的优势。算例分析验证了所述模型和算法的有效性,仿真结果表明:并网运行条件下,计及附加机会收益的CCHP型微电网调度模型能够在能源梯级利用和节能减排的基础上,优化网内各组成部分的出力从而降低微电网的运行成本。     

采用一致性算法的自治微电网群分布式储能优化控制策略EI北大核心CSCD

针对多个自治微电网互联合作运行时,由于分布式电池储能的充放电损耗与线路损耗,所造成的系统高运行成本问题,提出了一种以经济性为目标的分布式储能控制策略。该方法通过构建考虑线路损耗的电池储能运行成本模型,采用一致性算法进行迭代求解,以优化各储能单元间输出功率的经济分配。所提一致性控制策略仅需与相邻节点进行信息交互,无需装置中央控制器,通信拓扑灵活简单,可靠性高。在实时数字仿真仪RTDS中搭建了4个自治微电网形成的微电网群模型,利用不同场景下仿真结果验证了所提控制策略的有效性和经济性。