基于源-荷-储互动的储能对风电消纳能力影响分析

源-荷-储互动是高比例可再生能源电力系统应对灵活性不足的重要技术手段,定量分析储能对源-荷-储互动提升系统调节能力的影响有利于实现储能资源精益化配置。基于含储能和柔性负荷系统的经济调度优化模型,计及风电出力随机变化特性,采用对偶理论生成排除不可行点的割平面约束,计算储、荷调节区间与消纳风电波动范围三维域区间,量化分析配置储能资源对提升系统风电消纳能力的影响。针对IEEE 30节点算例系统,通过三维域区间直观刻画协同多类型灵活性资源调节能力的系统消纳的风电波动区间。算例表明,采用所提模型仿真储能与风电、柔性负荷间的空间分布以及容量配比关系对系统源-荷-储互动应对风电出力随机变化能力的影响,有利于提升储能配置规划经济性。     

电锅炉-储能联合消纳弃风的方法研究

随着风电渗透率在电力系统中的不断增大,风电无法并网的现象越发严重,弃风问题亟待解决。为减少弃风,将风电以电锅炉风电采暖的方式接入电网,并引入蓄电池储能装置,建立包含风电的电锅炉-储能联合系统消纳弃风的小型电力系统模型。利用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件,通过对电锅炉与储能装置的控制,对比分析了系统加入电锅炉-储能联合系统前后弃风消纳的情况。仿真结果表明,配置电锅炉储能联合系统后,能有效促进系统对风电的进一步消纳。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,提出多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,促进风电消纳;电池储能电站面向电网调控运行,在参与系统调峰的同时提供备用,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。最后基于十机算例系统的仿真实验说明：所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,提高风电的消纳能力。     

参与新型电力系统需求响应的分布式储能资源管理与策略研究

随着越来越多的光伏、风电、地源热泵等新能源的接入,电网对高比例新能源的安全可靠并网及高效消纳提出了更高要求。储能作为分布式能源重要的能量调节单元,参与新型电力系统的管理、调度、优化作用愈加明显。将参与新型电力系统需求响应的储能作为统一资源进行研究,来解决新型电力系统的需求响应、新能源消纳等问题,以保障电网安全可靠运行。在分析客户侧储能调控策略基础上,提出了一种以能源互联为基础的用户侧分布式储能规模化应用系统,利用网间较为分散的储能资源,希望可以为电力负荷调度的优化以及分布式储能系统运行效率的提升提供相应的参考与借鉴,以实现区域自治的需求响应。通过该研究,可为可再生能源高效消纳提供参考。     

基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的经济性评估

针对蓄热式电锅炉消纳风电过程中无法匹配快速波动的风电功率等问题,本文提出了基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的方案,并对该方案的经济性进行了评估。从"风电-电网-电锅炉-储能"联合运行系统的成本与收益出发,以蓄热供暖日收益最大为目标函数,在充分考虑分时电价、风电上网电价、弃风电量以及蓄热式电锅炉功率调节次数等约束条件的基础上,建立了"源-网-荷-储"联合运行系统风电消纳经济性评估模型,利用粒子群算法对模型求解。采用某电锅炉消纳风电示范工程实际运行数据进行测试,验证了该模型的有效性。测试结果表明,储能系统的加入可以有效减少电锅炉功率调节次数,可为储能协调蓄热式电锅炉蓄热供暖消纳风电提供理论依据。     

考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型

为了有效解决高比例风电难以完全就地消纳的问题,从发电侧和电网侧两方面入手,提出了一种考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型。首先,在发电侧引入储能技术,建模过程中考虑了储能系统的投资成本和运行成本,给出了储能系统的充放电控制策略。然后在电网侧,采用鲁棒优化的方法描述风电出力的不确定性,并对风电采取区域内消纳和通过高压直流通道跨区域外送两种消纳方式,基于同步型交替方向乘子法对含高比例风电的互联电力系统进行分散式优化调度。最后,通过算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提模型可以实现风电的跨区域消纳,以达到互联电力系统最优调度的目的。     

充裕性资源协同参与系统调节的风电消纳能力分析模型

大规模风电消纳能力取决于整个电力系统各环节充裕性资源综合协调的能力。在深入分析影响风电消纳能力关键要素的基础上,提出了调动广泛灵活的充裕性资源协同参与系统调节,提高风电消纳能力的基本理念和方法。从界定并识别电力系统发电、输配电、用电等环节灵活充裕性资源出发,综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力负荷平衡、输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了风电消纳能力分析模型。以我国某风电大省为实际算例,模拟分析了引入不同灵活资源情景下风电消纳能力的变化情况。结果表明,增加各类灵活资源均能提高风电消纳能力,其中,调峰容量资源的影响程度最大。     

计及储能系统的跨区域风电消纳模型

中国正面临着严峻的弃风问题,鉴于电力外送能够扩大风电的消纳范围,而储能系统能通过削峰填谷增加夜间负荷水平,引入储能系统构建跨区域的风电消纳模型。模型以能耗最小为目标,综合考虑区域间供需平衡、输电容量、系统备用、储能系统充放电均衡等约束,通过优化对比分析储能系统引入对风电消纳的促进作用。优化结果表明:通过扩大消纳空间,降低了风电的弃风水平,储能系统的接入有助于改善系统负荷的昼夜分布状况,进一步扩大风电在夜间的消纳比例。     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

风储联合调频下的电力系统频率特性分析

风电高渗透率下,电力系统对风电场频率调节能力提出了技术要求.考虑风机惯性控制和变桨距控制的频率响应能力,提出将储能与风电自身调频手段相结合,参与系统频率调节.利用储能的柔性控制作用,弥补风电机组自身惯性控制时间短和变桨控制响应慢的不足,提高了电力系统频率稳定性.在风电场和储能系统频率特性模型的基础上,建立了风储联合调频下电力系统的频率特性模型,对比分析了风电调频、储能调频和风储联合调频下的电力系统频率特性,以及储能的容量配置需求.算例分析表明,风储联合调频需求的功率和容量仅为储能单独调频的67％和11.1％,降低了储能配置成本,提高了储能参与风电调频的经济可行性.     

促进可再生能源电力接纳的技术与实践

我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家,可再生能源电力接纳问题日益突出,寻求该问题的解决方案将是"十三五"期间的重大任务。为此,该文从电力系统整体出发,分别从电网侧、发电侧及用户侧,梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状,总结了其技术特征与国内外实践经验,为我国"十三五"期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧,特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带,实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系;在发电侧,常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变;在用户侧,可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。     

协调大规模风电汇聚外送的储能配置优化规划

可再生能源富集中心与负荷中心分布上的不均衡,以及风电出力的反调峰特性,导致网络潮流对可再生能源高渗透率地区的大规模风电汇聚外送的约束日益凸显。结合风电汇集区及外送通道的布局特征,计及配置储能前后外送电通道利用率提升的影响,以储能系统配置净收益最大化为目标,建立协调大规模风电汇聚外送的电网侧储能优化配置混合整数线性规划模型,优化决策电网侧储能的选址定容及运行策略。算例分析表明,协调风电汇集区和外送通道空间分布优化规划电网侧储能,可提升外送通道的利用率,促进可再生能源消纳。     

基于电池特性的风电场综合储能优化配置

为应对高风电渗透率，对其所在区域的电网稳定性提出了更高要求。储能作为应对高风电渗透率的关键因素，其配置与系统最终稳定性密切相关。为解决单纯依靠增加单一储能配置来提升电网稳定性将会造成投资成本高等问题，兼顾储能的可靠性与经济性，基于不同类型电池特性提出了一套储能配置方案：将锂电池功率调节性强与液流电池容量储存度大的优势相结合，依据通过实际需求所设立的技术指标，结合储能平均使用成本最小化的目标函数，利用免疫算法进行求解，得到所提储能功率与容量的综合配置方案。最后利用山东某风场数据进行实例分析，评估所提方案下的储能配置对于风场出力的改善情况，验证此方案的经济性与可靠性。     

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。     

计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送的控制策略

针对风电集群功率外送通道能力及电网向下调峰能力不足引起的弃风限电问题,首先从提高弃风消纳能力的角度出发,建立了风-储系统优化模型,考虑风电外送通道容量、电网风电接纳可行域的限制,提出了计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送及其消纳的控制策略。计及风电场群汇聚效应与风电外送通道容量的影响,提出了两种储能配置方案。最后基于三个风电场群的实际数据,对比分析两种方案的优劣性,结果表明本文所提的方法在满足风电功率外送通道容量,在电网风电接纳可行域极限值要求下,能够进一步改善弃风率,提高风电消纳水平。     

含抽蓄电站与新能源发电的柔性直流系统日前优化调度方法

多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称"抽蓄")电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求.针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型.该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束.通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案.以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

风火打捆交直流外送系统区域间输电能力评估

风火打捆交直流外送是一种重要的输电形式，风电出力的波动性以及交直流混联的输电方式对其区域间输电能力的计算提出了新的要求。首先建立了风火打捆经交直流输电通道送往同一受端区域的系统模型；考虑到系统无功充裕度问题，建立了基于改进连续潮流算法的最大输电能力（TTC）计算模型，完成了对其单一样板值的快速求取；在此基础上，综合考虑风电固有的波动特性以及系统内各种不确定因素，采用非序贯蒙特卡洛仿真法对区域间输电能力进行概率评估，并通过实际算例进行验证，发现交直流混联的输电形式可以提高系统的区域输电能力，在合理范围内通过增加风火打捆比例可以提高区域间输电能力，但是当风火打捆比例较高时，只有对现有网架结构进行改造升级，提高线路的输电容量，才能进一步提高系统的TTC水平。     

含风电的交直流互联电网自适应SPMC调频策略

大规模风电接入交直流互联电网,对自动发电控制（automatic generation control, AGC）的控制性能及调频能力提出了更高的要求。在风电参与电力系统调频的基础上,提出基于功率调制控制器(supplementary power modulation controller,SPMC)的区域间功率补偿策略。首先,考虑到高压直流输电（high voltage direct current, HVDC）环节过载率变化的弹性特征,提出一种同时考虑功率与频率变化的自适应动态SPMC策略,使其在参与系统调频时,能有效提升HVDC中功率调整的快速性;其次,在HVDC链路主动参与系统调频的基础上,考虑风电的不确定性,利用综合惯性控制改变风电输出功率,以进一步提升系统调频性能指标。仿真结果表明,所提策略的动态功率调制特性可以有效提升区域间功率传输的针对性,并提高电网调频效果。     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.