含电-氢系统的孤岛型交直流混合微电网可靠性评估

随着电力系统和氢气系统耦合程度的加深,含电-氢系统(electricity-hydrogen system,EHS)的交直流混合微电网已成为能源系统发展方向之一.针对含EHS的孤岛型交直流混合微电网进行可靠性评估,首先,建立EHS模型和负荷模型;其次,从系统级和设备级两个角度定义了系统的可靠性指标体系,并且提出了系统负荷削减与功率调度策略;再次,考虑元件故障、源网荷不确定性等多种随机性因素,提出基于序贯蒙特卡洛模拟法的含EHS的孤岛型交直流混合微电网可靠性评估方法;最后,以改进的RBTS BUS6 F4作为算例系统,对系统可靠性以及新能源总容量和EHS中设备容量对系统可靠性的影响进行仿真分析.结果 表明:引入EHS可以有效提高系统可靠性水平;新能源总容量存在最优值使得系统可靠性水平达到最高;增加EHS中某一设备容量可以提升系统可靠性,但提升程度受该设备容量制约.     

储能装置运行策略及运行特性对微电网可靠性的影响

储能装置可有效平抑间歇性分布式电源的出力波动,有助于提高系统运行的可靠性。然而,储能装置运行策略和运行特性的选取对系统可靠性水平有着重要影响。搭建了计及储能运行策略和运行特性的、更为精准的储能充放电模型,提出了基于序贯蒙特卡洛模拟法的风/光/柴/储微电网可靠性评估模型,并分别针对负荷点、系统和储能提出了一系列评估指标。通过对IEEE-RBTS标准算例系统进行仿真,分析了储能装置的运行策略、容量、最大充放电功率对微电网可靠性水平的影响,并评估了切负荷策略中位置权重系数对负荷点及系统可靠性水平的影响,评估结果可为微电网的优化规划提供有益参考。     

计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略

为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明：所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。     

计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估

在含电池储能设备风电场功率时序模型的基础上,建立了含功率型和能量型电池储能设备的风电场可靠性时序评估模型.使用 RBTS 发电系统作为算例,分析了2类电池设备在不同储能策略下对风电系统可靠性改善的程度,并进一步分析了储能设备自身的运行参数对风电系统可靠性影响.算例结果表明:在具有同样设备容量的情况下,3种储能策略对可靠性的改善不尽相同;在同一储能策略下,能量型电池储能设备对系统的可靠性改善更佳;同时,设备运行参数变化对系统可靠性指标也有一定的影响     

基于改进猫群算法的氢储能容量优化配置

以氢储能系统为基础,构建了风力发电和氢储能系统为主的混合微电网系统。本文对氢储能系统中的电解槽、燃料电池和储氢罐的容量进行了优化配置。综合考虑微电网的经济成本、供电可靠性和弃风率3个指标,构建了氢储能系统的容量优化配置模型;分别采用典型日和场景集的风电出力和负荷,建立氢储能系统的容量优化模型,以反映风电出力和负荷的随机性对优化结果的影响;采用动态权重的改进猫群算法对所提氢储能系统的容量优化配置模型进行求解。通过算例验证了改进猫群算法的可行性,同时也证明了所提氢储能系统容量优化配置模型的合理性。     

基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略

由于直流微电网中的分布式发电具有随机性和波动性等特点,储能单元的配合可较好地解决这一问题。但是,现有基于直流母线电压信号的分层控制未充分考虑多储能单元的协调以及孤岛系统容量不足的情况。因此,该文提出一种基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略。为实现电压分层下多储能单元的分散协调控制,该文首先揭示已有微电网系统不同运行模式所对应的负载功率边界。然后,提出基于多储能单元荷电状态（SOC）的改进模糊控制和下垂控制,以实现多储能单元充放电功率自适应分配。针对孤岛系统容量不足的情况,在储能扩容单元容量计算的基础上,提出一种基于过/欠电压控制器的储能扩容单元功率协调控制策略,并分析其对已有系统功率边界的影响,以保证直流微电网安全可靠运行。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法

可靠性和经济性是孤岛型光储微电网容量配置的2个重要参照,但不能同时最优.为协调二者矛盾,提出了一种兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法.该方法针对概率类、频率及持续时间类指标,从容量及功率角度进行了可靠性评估与经济性分析,对比研究了不同负荷点接入光储微电网的配置方案.结果表明:一定储能配置方案下,光伏容量的增加可优化概率类指标,但频率及持续时间类指标变化并非单调;合理的储能配置能进一步优化概率类指标,降低或平抑系统平均停电次数指标对微电网的冲击;在负荷水平较低处安装微电网可实现可靠性与总成本的最优折中.     

计及储能容量优化的含风光储配电网可靠性评估

采用改进准序贯蒙特卡洛法进行配电网可靠性评估,提出2个衡量储能平抑风光储联合发电系统有功功率波动的指标进行储能容量优化。结合储能容量优化结果,对比分析不同的风光储协调运行策略以及系统孤岛划分方案对配电网可靠性评估的影响。改造的IEEE RBTS BUS6算例分析表明:合理选择储能容量可以很好地平抑风光储联合发电系统的有功功率波动,同时减少能源浪费;风光储协调运行策略中,相比容量跟踪策略,负荷跟随策略可以提高系统的供电可靠性;不同的孤岛划分方案中,相比优先切除负荷量小的分散用电负荷,优先切除负荷量大的集中用电负荷,系统具有更高的供电可靠性。     

考虑电氢耦合的混合储能微电网容量配置优化

在当前电氢联系日益紧密以及微电网技术发展日益成熟的条件下,以单位电量成本、负载失电率和能量过剩率为目标函数,提出考虑电氢耦合的混合储能微电网容量优化配置方法.其中,氢储能系统主要包括电解槽、燃料电池及储氢罐等元件.该储能系统清洁无污染,能够提高光伏发电利用率,平抑直流母线电压波动.采用粒子群优化算法求解具体算例,得到综...     

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。     

基于储能运行策略的孤岛型微网可靠性分析

作为孤岛型微网的重要组成部分,储能系统的运行策略直接影响着微网的供电可靠性。首先建立了孤岛型微网的发电电源和储能的评估模型;其次,建立了负荷切除原则和储能运行策略;最后,采用改进的时序蒙特卡罗法,对孤岛型微网进行可靠性评估,并在改进RBTS BUS6系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效地计算分析孤岛型微网的供电可靠性。     

计及功率交互约束的含电-氢混合储能的多微电网系统容量优化配置

在混合交直流多微网系统中,其经济性和运行可靠性受到容量优化配置的影响。考虑到基于电储能以及氢储能系统(电解槽/燃料电池/储氢罐)的混合储能系统所具有的优势,建立了电-氢混合储能型多微网系统框架。其次,针对电-氢混合储能型多微网系统,提出了考虑系统的实时能量供需状态和储能状态的多微网运行控制策略。在容量优化配置模型中引入功率交互约束模型,并在配置过程中嵌入所提出的运行控制策略。最后,以算例分析证明功率交互约束的必要性,并采用灰狼-正弦余弦优化算法求解配置模型。所得配置结果优于改进灰狼算法和改进粒子群算法。通过模拟全年运行情况,验证了所提优化配置方法的有效性和电-氢混合储能系统在季节性储能上的优势。     

多元储能系统运行策略对综合能源微网可靠性影响评估

针对目前储能环节对供能可靠性影响仍有待挖掘的研究背景,通过制定储能环节不同的运行策略,结合相关可靠性指标,量化分析了多元储能对供能可靠性的影响。首先,以综合能源微网作为研究对象,构建了关键设备的能效出力模型;其次,针对储能设备制定不同的运行策略,并梳理相应指标以分析储能设备的自身特性以及对系统整体供能可靠性的影响;最后,通过实际算例量化分析储能设备不同配置及不同运行策略对系统供能可靠性产生的影响。重点分析了综合能源微网能量存储环节对系统供能可靠性的影响,从而为后续储能设备的规划提供了指导。     

离网直流微网群混合储能容量优化配置方法

为了优化储能系统容量配置,提高直流微网群的供电可靠性和经济性,文中提出了一种考虑各子微网互为备用的独立型直流微网群混合储能联合优化配置方法。首先,以直流微网群混合储能整体投资运维等年值成本最低为优化目标,建立混合储能容量配置模型;其次,在不失各个子微网混合储能容量配置独立性的前提下,进一步降低混合储能的配置成本;最后,以双直流微网群为算例对象,通过对比独立优化与联合优化的配置结果说明了利用微网群功率互联的特点能够大幅降低混合储能系统投资成本,提高微网群运行稳定性,从而证明文中所提配置方法的优越性。该方法后期可为独立型直流微网群的规划建设提供依据。     

含虚拟储能直流微电网的储荷协调控制技术

利用负荷的可控能力模拟储能设备的能量调节特性,可成为负荷侧提高系统运行能力的可行方案。首先,建立了可控负荷的旋转动能与直流电容储能元件的充放电能量之间的转换关系,阐述了源于可控负荷的虚拟储能的定义;其次,考虑负荷收益和蓄电池寿命损耗,建立了直流微电网的经济性评价模型,分析了虚拟电容值与系统总收益的关系;然后,综合分析了可控负荷调速过程的经济损失和虚拟储能控制过程中的储能折损收益,利用粒子群优化算法求解经济模型,为虚拟电容值提供计算依据,并提出了含虚拟储能的直流微电网储荷协调控制技术;最后,基于典型算例计算不同时段的虚拟电容值,通过对比投入虚拟储能前、后的经济性收益,验证了所提储荷协调控制技术不但能提高系统的功率调节能力,而且可以提高直流微电网的运行经济性。     

基于模型预测控制混合储能系统的直流微电网韧性提升策略

受可再生能源出力波动、负荷变化、故障以及非计划性脱网等事件的影响,直流微电网将面临不同时间尺度的动态功率不平衡问题.直流微电网运行韧性体现了系统在高频/小干扰事件与低频/极端事件下的快速响应、减少性能损失并尽快恢复的能力.提出了一种基于有限控制集模型预测控制的混合储能系统的直流微电网运行韧性提升策略.为完善直流微电网韧性评价体系,首先提出了量化直流微电网运行韧性的方法.其次,建立混合储能系统离散预测模型,设计代价函数以及不同控制目标之间的权重系数,最大化功率型与能量型储能系统的优势,实现了基于局部信号的快速充放电与能量自动恢复控制.最后,通过多种干扰事件算例,验证所提出的韧性提升方法的可行性与有效性.     

光储直流微网混合储能控制策略研究

混合储能相较于单一储能可以更好地解决微电网电压、频率波动等问题。为了充分利用混合储能系统的优势,使各储能电池优势互补,并考虑到储能变换器弱阻尼、低惯性的特点,提出了基于虚拟直流发电机控制的混合储能单元分频控制策略。该控制策略在混合储能单元分频控制的基础上,对功率密度电池储能变换器采用虚拟直流发电机控制,以增大功率密度型储能的阻尼和惯性,提升直流母线电压的动态稳定性。为验证其有效性,在微源变化和负荷波动2种工况下与传统下垂控制进行仿真对比分析,结果表明所提策略可使母线电压的波动范围限制在±0.75%以内,增强了系统的鲁棒性和稳定性并优化了储能单元的充放电性能。