考虑热网特性的电热联合系统辅助服务调度

针对传统的热电系统调度中,热电机组的“热电耦合”限制其调峰范围,导致弃风高发问题,分析了热电机组可参与辅助服务的调节容量,在目标函数中计及辅助服务调峰激励机制,构建考虑热网特性的热电调度模型,进而通过算例仿真,对比热网蓄热特性、传热特性和热力系统参数对于系统调节容量及风电消纳的影响,确定了不同热网特性下热电机组调峰成本变化,验证了所提模型可提高机组调峰和风电消纳的经济效益。     

Thermal-fluid-solid coupling of electric heat storage device based on wind power absorption

电网调峰能力不足，弃风问题严重，已成为我国风力发电规模进一步扩大的瓶颈。通过配置蓄热装置参与风电调峰，改变传统“以热定电”的约束模式，是解决我国大量弃风问题的一个趋势。提高电热蓄能装置效率及优化蓄热装置分布对于实现有效调峰具有重要意义。本文针对固体电蓄热装置内流动、传热、应力等现象，建立了热-流-固多场三维耦合传热数学模型，采用流-固耦合传热模型将难以确定的热流边界转化为系统内部边界，分析固体电蓄热装置温度场及应力场分布，并对比三种不同孔隙率、电热丝排布方式对蓄热装置温度分布均匀性及热膨胀量的影响。研究结果对提高固体电蓄热装置的效率以及电网调峰具有一定的参考价值。     

智能电网下多时间尺度家庭能量管理优化策略

建立负荷在功率约束与需求响应约束下的激励需求响应模型以及含分布式电源、储能与电动汽车的家庭用电模型,在预测模型多时间尺度能量管理的基础上,以最小化用户自身用电费用与买电功率波动的两层目标函数实时优化调整策略。通过实时调整储电池、电动汽车的充放电,从而保证用户购电满足需求相应的要求。最后采用改进的粒子群算法对多时间尺度目标函数进行求解,并且与原始的粒子群算法进行对比,结果表明所提算法可显著降低用户的用电费用与功率波动。     

Application and development trends of energy storage technology in the field of traffic

纵观当前全球电力系统发展规划,智能电网,可再生能源和分布式发电,微电网以及电动汽车都列入了各国电力系统发展的重点方向,而储能技术正是实现上述领域发展必不可少的技术支撑.目前,储能技术较高的成本阻碍了其在电力系统中的应用.若将电动汽车动力电池作为电力系统的储能元件,便可使其作为传统交通工具的同时,充当电力系统的一种潜在的备用电源.通过电动汽车V2G模式和动力电池的梯次使用,将帮助电网调峰调频,促进电动汽车动力电池的产业化和多种应用,降低电动汽车的生产和使用成本,最终实现交通能源消费的电力化.本文在对电动汽车储能相关技术,基础设施建设及与之匹配的商业模式进行梳理和分析的基础上,展望电动汽车储能的发展潜力并提出相应的政策建议.     

基于负荷预测的储能功率分配优化策略

针对目前电力系统调峰、调频储能电站容量有限的情况,文章提出了一种基于负荷预测的储能电站调峰、调频功率分配策略。首先建立了基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络的负荷预测模型,对电力系统中的负荷进行精准的预测,为储能电站参与调峰、调频提供计划调度参考;在此基础上,计及储能电站参与调峰、调频辅助服务的收益以及成本,建立储能电站参与调峰、调频功率分配经济模型,并利用粒子群算法对其进行优化求解,确定储能电站最优分配结果;最后,基于MTALAB仿真平台,验证了所提功率分配策略的有效性。     

A novel peak load shaving algorithm via real‐time battery scheduling for residential distributed energy storage systems

As population grows and energy consumption increases, generation, transmission, and energy distribution costs also increase. Sudden and unpredicted demand increase at peak periods might lead to failure and even damage the power grid. This is a challenge for stability and reliability of the grid. Peak load shaving is considered as an effective approach while transition from peak load periods. In this paper, peak load shaving is modeled mathematically through storing energy on demand side and solved using optimization method. Using the results obtained from solving the optimization problem, a simple effective algorithm is proposed for peak load shaving via real‐time scheduling of distributed battery storage systems without complicated calculations. All characteristics required for systemic design of peak load shaving for residential, commercial, and industrial loads are presented. This method can be used in the presence of photovoltaic arrays or other renewable or nonrenewable distributed energy resources simultaneously, and it can be adapted to different conditions and demands. Here, real measured data of a residential state, an office building with photovoltaics, a hotel, and a small office are used for simulation, and GAMS is used for analysis.     

基于峰谷分时电价的虚拟电厂日前申报及运行优化

鉴于分布式能源的出力性质为间歇性和波动性,影响电网安全高效运行,而虚拟电厂可解决此问题。对虚拟电厂进行申报-调度两阶段建模,以包含分布式电源(光电、风电和燃气轮机)和储能系统(储能电池)两大类分布式能源的虚拟电厂为例,基于光照强度及风速等不确定因素,研究峰谷分时电价下日前市场虚拟电厂的出力申报和运行调度策略并利用风险价值模型进行风险管理。结果表明,申报出力时,当电价激励足够高时储能电池方会参与出力,成功起到削峰填谷的作用;运行调度时,平衡出力偏差方面,储能电池发挥主要作用,且虚拟电厂运行调度策略具有一定的经济效益。     

Energy storage for peak shaving and frequency regulation in the front of meter：Progress and prospect

作为清洁的可再生发电资源,光伏和风电的装机量在经历着快速发展的同时,也面临着弃风、弃光和可再生能源并网消纳困难等一系列问题。经过十多年的研发和示范应用,储能已经被认为是解决这些问题的关键技术。本文主要论述了储能在电力调峰调频领域的应用现状以及发展前景,并建议通过出台支持政策和建立合理的市场机制,使得储能在电力调峰调频领域大有可为。     

考虑复合储能电站接入的电网日前-日内两阶段滚动优化调度

为提高电力系统对光伏的接纳能力,降低光伏波动对电力系统运行的影响,提出一种考虑电池储能-抽水蓄能复合储能的电力系统日前-日内两阶段“源-储-荷”协调优化调度策略。首先,在日前调度模型中,以最小化系统总运行经济成本为目标,综合复合储能资源和负荷侧各类需求响应资源对电网进行双端协调优化。然后,在日内短时间尺度上,供需双端协调优化机组出力与需求侧响应,充分发挥抽水蓄能的调峰能力以及电池储能对光伏波动的抑制作用。所提模型通过CPLEX软件求解,算例结果验证了该模型能协调优化系统内各类可调节资源,有效降低系统弃光率。     

光伏电站复合储能电压波动抑制双层优化控制方法

大规模光伏电站的不断接入为电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。为解决光伏电站出力不确定性所造成的功率波动问题,提高光伏电站在并网点处电压的稳定性,文章采用由蓄电池与超级电容组成的复合储能一体化控制方法,提高光伏并网点电压稳定水平。首先研究由光伏电源、复合储能构成的典型复合储能系统拓扑结构下储能双层优化控制策略;其次,在不同储能介质的荷电状态与充放电特性模型基础上,研究基于不同光伏并网点电压波动场景的多储能介质组合电压波动抑制优化控制模型及其求解算法;最后,以并网光伏电站数据为基础,建立光伏复合储能电压波动优化控制仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章所提出的基于复合储能的并网点电压波动抑制模型能够有效提升并网点电压稳定性能。     

储能系统协同常规机组调峰控制策略研究

大规模风电并网会引起电力系统调峰能力不足,造成火电机组频繁启停或弃风。文章利用电池储能充放电灵活、可补充常规机组调峰能力不足的特性,提出了AGC机组、NON-AGC机组与储能系统间的协调控制策略。该策略引入了改进调度时间级,实现储能与常规机组时间协调配合;以AGC机组与NON-AGC机组的协调机制为基础,建立了AGC机组向NON-AGC机组与电池储能的转移功率模型。根据前一时刻机组的输出功率,计算出机组的调节余量实现电池储能参与系统调峰。实际系统算例分析结果表明,所提控制策略的可行性和有效性。     

考虑碳排放权交易的短期节能调度

针对如何降低火电系统CO2排放量问题,简要介绍了碳排放权交易的理论,提出在电力系统短期调度中引进碳排放权交易机制,以进行总量控制,逐渐减小CO2排放量。在电力市场条件下,分别以CO2排放最小、火电厂收益最大和电网购电费用最小为目标建立优化数学模型。采用水电调峰法对改进的IEEE14节点系统算例进行分析,验证所建立的模型的合理性。结果表明,目前在我国以火电为主系统中考虑碳排放权交易,可以降低火电的减排成本,有利于控制总体排放水平。     

A techno‐economic analysis on NaS battery energy storage system supporting peak shaving

The merits of electricity grid in Shanghai and sodium sulfur (NaS) storage techniques situation are introduced. High‐energy NaS battery energy storage system (BESS) is very suitable for peak shaving of electricity grid. A cost–benefit analysis model of NaS BESS is established to study the electricity price mechanism in load shift in the light of an example of NaS BESS in Meisei University. Capacity price, energy price and twofold electricity price mechanism are discussed under the fixed payback period. The results show that twofold electric power price mechanism is fitter for NaS BESS than onefold energy price mechanism while onefold capacity price mechanism is not suitable for NaS BESS. The discharge price of NaS BESS has an advantage over Shanghai's electricity price in industrial and commercial peak periods when its construction cost descends to 1000 yuan kWh^?1. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

Energy storage for enhancing transmission capacities and trans-regional reserves of a UHV AC/DC power grid

探索应用储能为弱受端电网提供故障后大功率支撑以提升特高压交直流输电线稳态输送能力,同时兼作送端电网调峰的跨区备用源以增加新能源发电空间,以有效促进新能源跨区外送降低弃风弃光率。基于特高压交直流馈入受端电网的功率缺额与频率变化间的对应关系,提出在电网频率最低点满足要求的前提下,电网受电能力提升程度与储能容量配置间的数学模型;依据送端电网典型日各时段负荷特性建立可释放的新能源发电空间与所需储能备用调峰容量间的数学模型。结合考虑事故功率支撑与跨区调峰备用的容量需求特性及优先级别,探索两种功能联合应用下的容量需求方案和技术经济可行性。以交直流馈入的弱受端河南电网及新能源富集的送端新疆电网为例,验证了该新能源消外送纳能力提升方案的有效性。     

考虑风储多维运行边界的调峰资源优化配置模型

近年来,风储联合发电系统取得了一定的发展,但在网络约束下的储能系统储放范围与风电渗透率之间存在着制约的关系,导致原有调峰资源的配置方案会对储能系统的储放空间及运行效率产生一定的影响。为解决该问题,文章引入风储联合系统接入配网后的多维运行边界并将其转化为调峰资源优化配置过程中的约束条件,建立综合考虑风储容量与调峰资源经济性的优化配置模型并进行求解。仿真算例验证结果表明,文章提出的考虑风储多维运行边界下调峰优化配置模型可实现风电与储能利用最大化及调峰资源配置经济性最优。     

Optimal configuration for photovoltaic storage system capacity in 5G base station microgrids

Base station operators deploy a large number of distributed photovoltaics to solve the problems of high energy consumption and high electricity costs of 5G base stations. In this study, the idle space of the base station’s energy storage is used to stabilize the photovoltaic output, and a photovoltaic storage system microgrid of a 5G base station is constructed. Aiming at the capacity planning problem of photovoltaic storage systems, a two-layer optimal configuration method is proposed. The inner layer optimization considers the energy sharing among the base station microgrids, combines the communication characteristics of the 5G base station and the backup power demand of the energy storage battery, and determines an economic scheduling strategy for each photovoltaic storage system with the goal of minimizing the daily operation cost of the base station microgrid. The outer model aims to minimize the annual average comprehensive revenue of the 5G base station microgrid, while considering peak clipping and valley filling, to optimize the photovoltaic storage system capacity. The CPLEX solver and a genetic algorithm were used to solve the two-layer models. Considering the construction of the 5G base station in a certain area as an example, the results showed that the proposed model can not only reduce the cost of the 5G base station operators, but also reduce the peak load of the power grid and promote the local digestion of photovoltaic power.     

广东新型储能配套政策建议

  目的  新型储能是提升系统调节能力的重要手段之一,是构建新型电力系统的重要组成部分。明确新型储能的市场定位,研究完善新型储能的成本分摊和价格机制,有助于引导其健康、有序、高效发展。  方法  梳理国内外新型储能相关政策及运行情况;分析新型储能在电力系统中的功能和作用;结合广东电力系统实际,研究2030年前新型储能建设规模需求;基于广东目前价格机制,测算发电、电网（独立）、用户侧储能经济性,分析广东新型储能政策现状及存在问题;综合提出广东新型储能配套政策和机制建议。  结果  从调峰和调频角度分析,2030年前广东对新型储能尚不存在迫切需求;新能源配储能尚无明确的成本回收机制,光伏和陆上风电具备少量强配储能的成本消化空间,海上风电不具备强配储能的成本消化空间;电网侧（独立）储能商业模式尚不清晰,可通过辅助服务和现货电能量价差获取收益,但操作细则有待进一步明确,尚不具备经济性;用户侧储能商业模式较清晰,按现行峰谷电价和需求侧响应政策,具备一定经济性,但投资回收期长,面临政策变化风险。  结论  将新型储能区分为市场化和非市场化两类,前者由除电网外各类市场主体投资,在合理的价格和运行机制下,通过市场化渠道获取收益,由市场调节形成合理的新型储能规模和布局;后者由电网公司投资,通过输配电价回收成本。     

电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制方法

大规模的电动汽车负荷可增加电网系统的调峰能力,消纳受阻风电。文章首先根据系统负荷和风电出力特性分析其受阻原因;其次,通过对电动汽车充放电特性、可时移特性和SOC模型的分析,建立了电动汽车充放电模型,并提出相应策略;然后,以电动汽车消纳后的风电剩余受阻量最小为目标,建立电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制模型,并利用差分进化算法对模型进行求解;最后,以某地区电网实际数据进行仿真计算,验证电动汽车参与受阻风电消纳协调控制的可行性与有效性。