基于合作博弈的黑启动电源双层容量配置

碳中和政策下光伏储能得到了快速发展,而光伏储能参与黑启动具有光伏出力波动性和储能荷电状态随机性的问题,在此背景下提出了新的光储容量配置策略。首先,从被启动机组的辅机需求构建黑启动容量需求的内层模型,针对光储作为黑启动电源出力不稳定的问题,在黑启动电源侧配置备用储能。基于内层模型中的容量需求构建基于合作博弈的光储外层容量配置模型,并将光伏通过碳交易获得的收益纳入总收益中,以光储总体经济性最优为目标,利用天牛须搜索算法求解合作博弈下最优容量配置。最后,结合镇江地区的实际情况进行容量配置,仿真结果验证了所提方法可有效提高黑启动电源经济效益,其配置结果可使黑启动可行性与光储经济性之间达到最佳平衡。     

不同投资模式下计及缺电率约束的微网容量配置博弈分析

为提高独立风光储微网的经济效益和供电可靠性,需要合理配置风、光、储设备的容量。在未来微网运行的市场化模式下,若风、光、储设备属于不同投资者,可能造成微网整体运行最优与投资者追求各自利益最优之间存在矛盾。为此,基于博弈论中的纯策略纳什均衡和主从博弈相关原理,以风、光、储各自设备运行寿命内的年平均收益为优化目标,以缺电率作为可靠性约束,分别建立非合作,风、光主导和风电主导3种博弈模型,求解最优风光储容量配置。根据算例结果和缺电率的敏感性分析,验证了所建立博弈模型的合理性和有效性。     

保供电型光储微电网运营策略分析

针对传统应急电源车保供电存在的资产利用率不足、成本较高等问题,结合微电网的发展趋势,提出了一种保供电型光储微电网的运营策略,重点讨论了微电网应用于保供电领域的经济性。提出了光储微电网代替应急电源车的保供电思路,从初始投资成本、运维成本、收益三方面初步分析了微电网应用于保供电领域的经济性;为了解决现阶段储能投资效益差的难题,提出了供电企业向储能投资商给予补贴的建议,并为此提出了虚拟保电量的概念;为了合理确定供电企业给予储能投资商的补贴数额,提出了非博弈和博弈2种补贴方案,并对3种运营模式中共同博弈投资模式的内部交易和定价机制进行了详细讨论。基于算例分析了不同的运营模式下供电企业和社会资本的经济效益,以确定最优的运营策略。     

并网运行风/光/储微电网容量配置双目标优化

目前关于微网电源容量配置的研究主要针对独立运行情况,虽配置结果可保证系统运行的可靠性,但增加了冗余投资。针对并网运行的风/光/储微电网,制定了其运行策略,分别建立了微网经济性和供电可靠性模型,采用多目标模拟退火粒子群优化算法求取模型的最优解集,得到了微网中风力和光伏发电及储能系统容量配置方案。结果表明,相比于独立运行,在相同的可靠性要求下,以并网运行的角度配置风/光/储微电源容量关系,可明显降低微网投资成本。     

基于非合作博弈的风-光-氢微电网容量优化配置

多分布式电源参与的混合微网容量优化配置是微网设计的一个重要环节,文中针对构建的风电、光伏和制氢-储氢-发电一体化微网系统的容量配置问题进行了研究。系统设立了三个投资方并以各投资方的收益最大化为优化目标,建立了基于非合作博弈的风-光-氢微网容量优化配置模型,考虑了各博弈方投资成本、运维成本、购售电成本、弃风弃光惩罚费用和负荷中断惩罚费用等经济因素,利用粒子群算法对各博弈方的容量配置进行单独优化,确定了各博弈方收益最大化的Nash均衡点。最后采用新疆某地区典型月的风速和光照强度数据对微网容量配置进行算例分析。结果表明该模型能够在月综合成本相对较低的前提下保证供电的可靠性,实现了微网系统容量的合理配置。     

分布式光伏储能电池混合系统的经济性分析

为了提高光伏系统的利用率,需要研究家庭和企业用户的分布式光伏及储能电池混合系统的最优运营模式。以居民用户和企业用户为对象,分别建立了用户无光伏发电、光伏电力全部出售给电网、自发自用余电上网以及光储系统下自发自用余电上网这4种运营模式下用户的成本效益模型,分析了不同运营模式下系统的经济性。结果表明:在无储能的光伏发电系统中,光伏系统的装机容量越高,用户的净利润越高,并且自发自用,余电上网是收益最高的用电模式。在有储能的光伏发电系统中,考察了6种储能电池在分布式光伏/储能电池系统中的经济性,发现对于居民用户,采用储能系统消纳光伏电力的经济性较低;而对于企业用户,储能系统的经济性较前者有一定程度的提高。随着储能电池成本的降低,企业用户配置光伏储能电池系统会有较好的应用前景,其中水钠电池的经济性最高。研究成果可为家庭和企业用户光伏发电系统运营模式的选择提供理论依据。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

考虑优化充放电策略的分布式储能容量配置方法

近年来,光伏发电发展迅速,特别是分布式光伏在配电网中的渗透率不断提高,对配电网的经济运行产生了重要影响。在配电网中配置储能系统并进行优化控制,能够有效地改善配电网的运行效率。针对含高渗透率分布式光伏的配电网,考虑不同类型负荷的特性,计及储能系统运行的经济性,对其充放电策略进行优化。在此基础上,以含分布式光伏和储能系统配电网的网损最小为目标,对储能系统的容量进行最优配置。在IEEE 33节点系统中进行仿真验证,结果表明采用提出的考虑优化充放电策略的储能系统容量配置方法,不仅能够提高储能系统的经济收益,还可以降低配电网网损,提高了配电网运行的经济性。     

计及电动汽车的并网运行微电网容量优化配置

配置光伏、风机、储能等微电源的容量是微电网设计规划阶段的主要任务。针对电动汽车大规模接入后的并网型微电网优化配置,以经济性为目标,提出了一种并网型微电网的商业运营模式。结合电动汽车不同的管理模式,设计了一种分级式能量调度策略。在此基础上建立了综合考虑微电网经济性和可靠性的风/光/储容量优化配置模型,采用带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解。通过算例分析,得出电动汽车不同管理模式下的微电源容量配置结果。对比两种结果,得出考虑有序充放电的电动汽车入网,减少了微电网的储能配置,降低了微电网整体的投资效益,提高了微电网用户的利益与供电可靠性。     

考虑多时段并网点电压控制的光储容量匹配及优化运行

在主动管理模式下,通过在光伏并网点配置储能系统可平滑光伏出力,并使其主动参与配电网调度。运用扩展QV节点对光储并网点运行特性进行合理描述,提出一种综合考虑源荷峰谷特性多时段设定光储并网点运行电压的方法。考虑系统运行约束、储能系统运行约束和容量配置约束,从全天关口电量以及储能配置容量两方面构建光储联合系统储能容量匹配多目标优化模型,求取Pareto最优解集,从而为储能容量配置及运行策略提供决策依据。IEEE33节点配电网算例表明,所提方法能够灵活实现储能容量的优化配置,相应的运行策略下储能系统的运行状态均在合理有效区间内,对比表明所提运行策略在提高电压质量、减少储能配置容量及降低全天网损电量方面具有显著效果,验证了多时段并网点电压设定方法及优化模型的合理性和有效性。     

基于统一潮流灵敏度的电-气-热综合能源系统安全控制策略

为提升对太阳能等可再生能源的利用能力,并解决边远地区或小型系统的稳定供电问题,独立光储直流微网的稳定运行控制受到了研究者的关注。针对光储直流微网各元件的底层控制方面,提出了光伏MPPT和CV模式的统一控制方法。为保证光储直流微网在不同光照和储能电量条件下的稳定运行,将光储直流微网的工作模式分为三种,分别对应于光伏和蓄电池的不同元件底层控制方式。对于微网的控制方式,考虑分散控制策略,并在此基础上提出了一种以蓄电池为中心、带单向通信的分布式控制策略,在不同策略下对微网工作模式的切换方式进行了设计。最后,仿真与实验结果表明所提的微网工作模式及其切换方式能够正常工作,所提出的分布式控制策略相比于分散控制策略改善了控制性能,保证了经济性,满足系统可靠性要求。     

考虑储能并网运营模式的工业园区风光燃储优化配置方法研究

工业园区内部负荷需求复杂,且普遍存在能源结构不合理、能源利用率低等问题。因此,采用风、光、燃、储等多种形式的能源对工业园区进行综合供能,并实现其容量的优化配置成为急需研究的问题。提出一种考虑储能并网运营模式的工业园区风光燃储优化配置方法。首先,介绍了并网情况下储能的不同运营模式,并分析了不同运营模式下储能的充放电策略以及容量确定原则。然后,以综合供能系统年均成本最小为优化目标,构建风光燃储优化配置的数学模型,并采用粒子群算法对该模型进行求解。最后,通过算例进行仿真验证。仿真结果表明相较于单一的燃机三联供系统,所提出的方法得到的配置方案经济性更优。     

偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点：一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。     

独立光伏系统光储容量优化配置方法

为提高独立光伏系统的供电可靠性和光伏利用率,需要合理配置光伏组件和储能系统的容量。根据光伏系统?储能联合运行的特点,考虑运行过程中储能能量的动态变化过程,以储能单元的技术特性为约束,提出以负荷缺电率(loss of power supply probability,LPSP)和能量溢出比(energy excess percentage,EXC)为考核指标的光伏、储能容量的联合配置方法。在给定案例条件下,考虑了阀控铅酸电池、锂离子电池和全钒液流电池3种类型,分别对3种电池储能进行了容量配置,并以初始投资最小为目标,计算最优光储容量配置。结果表明,在相同配置情况下,采用全钒液流电池系统供电可靠性较高、经济性较好,而在满足指标要求下,采用阀控铅酸电池系统初始投资最小。     

计及分时电价的5 G基站光储系统容量优化配置方法

随着第5代移动通信技术（5G通信）的迅速发展,5G基站数量不断增加,5G通信耗电量大、用电成本高的问题日益突出。为此,提出了考虑光伏和储能接入的5G基站光储系统优化配置方法,以提高5G基站运行的经济性。首先,考虑5G基站负荷情况和配电网分时电价,建立了5G基站光储系统的经济调度模型;然后,通过量子粒子群优化算法计算典型日内5G基站光储系统的最小综合成本,以此确定光伏和储能的最优接入容量;最后,通过算例证明合理配置光伏和储能容量可以提高5G基站系统的经济性。光伏和储能容量的配置受储能成本和峰谷电价差的影响较大,且光储系统所能带来的经济效益随峰谷电价差的增大和储能成本的降低而增大。     

计及分时电价的5 G基站光储系统容量优化配置方法

随着第5代移动通信技术（5G通信）的迅速发展,5G基站数量不断增加,5G通信耗电量大、用电成本高的问题日益突出。为此,提出了考虑光伏和储能接入的5G基站光储系统优化配置方法,以提高5G基站运行的经济性。首先,考虑5G基站负荷情况和配电网分时电价,建立了5G基站光储系统的经济调度模型;然后,通过量子粒子群优化算法计算典型日内5G基站光储系统的最小综合成本,以此确定光伏和储能的最优接入容量;最后,通过算例证明合理配置光伏和储能容量可以提高5G基站系统的经济性。光伏和储能容量的配置受储能成本和峰谷电价差的影响较大,且光储系统所能带来的经济效益随峰谷电价差的增大和储能成本的降低而增大。     

电力市场环境下风-储混合发电商的偏差电量考核模型

在含风电现货市场形成前的过渡阶段，风电商的偏差电量考核是完善含风电电力市场建设的过程中不可缺少的环节之一。为了更直观地分析偏差电量考核对风电商经济效益的影响，构建了风电商的偏差电量考核模型，同时采取风-储联合运营的方式来减少风电商需要被考核的偏差电量，并在此基础上建立了储能系统在不同控制模式下风-储混合系统的收益模型。基于混合整数规划技术调用CPLEX优化软件对模型进行求解，对比分析了储能系统对风电商经济效益的影响，并对偏差单位电量考核成本、偏差免考核系数进行敏感性分析。结果表明，在控制储能系统充放电次数的模式下，风-储联合运营能获得更好的经济效益。     

光储协调互补平抑功率波动策略及经济性分析

为提高光储型电站的综合经济性,降低储能的容量配置,提出了采用光储协调互补方法来平抑光伏并网功率波动的策略,通过动态调整光伏的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)工作点来平抑大幅度的功率波动,此外通过储能的快速充放电来平抑幅度较小、变化较快的功率波动。通过光伏和储能的协同作用,既能将光伏功率波动抑制在电网允许范围内,又可减少储能系统的容量配置、降低储能系统的使用频率。建立了5个方面的指标用于评价平抑后的光伏功率波动性、储能的投资和运行费用,并以某光伏电站的实测数据对所提策略进行了仿真,结果验证了所提策略的正确性。此外,通过与常规的平抑光伏功率波动方法对比,结果表明:所提方法能够减少对储能容量配置的需求,延长储能的使用寿命,提高光储型电站的综合经济性。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

独立光伏系统中考虑小型压缩空气储能的容量配置

小型压缩空气储能是一种新型的储能方式,可与光伏配合组成独立光伏系统,基于用户对供电可靠性和经济性的双重需求,合理配置储能和光伏系统的容量,可促进储能和光伏产业的共同发展。在考虑负荷缺电率和能量溢出率2个指标的基础上,计及装置设备的初始投资成本、运行维护成本、残值和各部分收益,建立系统经济性模型,以年费用最低为目标,配置最优的光伏容量和小型压缩空气储能容量。结果表明,综合考虑负荷缺电率和能量溢出率,合理配置容量,可以保证系统供电可靠性和经济性。