考虑双时间尺度调度周期的储能最优容量配置

储能系统可以通过缓冲净负荷的波动性和不确定性,增加含风电电力系统的灵活性。为了考虑小时内系统爬坡需求,提出小时级和小时内的双时间尺度调度周期储能最优容量配置模型。在小时级时间尺度,该模型确定的储能容量能保证系统电量的供需平衡。在小时内时段,该模型确定的储能容量和功率能确保系统有足够的爬坡能力满足小时内的负荷跟随并且响应短期净负荷波动。该方法可以有效提高风电接入系统的可靠性,并为风电场储能容量配置与现有电网调度运行方式衔接提供参考。最后采用实际风电场数据,通过仿真分析验证了该方法的有效性。     

储能参与低碳灵活调峰的双层优化模型

为了计量储能设备对系统碳减排的贡献和对系统灵活调峰的影响,建立了考虑系统碳排放与系统运行风险的储能双层优化模型。首先,改进火电机组碳排放计量模型,详细刻画火电机组出力产生的碳排放,提出考虑储能充放电功率的碳排放计量模型。上层模型以系统碳排放、负荷峰谷差率和储能运行成本最低为目标,决定各时刻的储能充放电功率。然后建立含储能可调节容量的风电运行风险费用函数。下层模型以切负荷风险费用、弃风风险费用和火电机组调节风险费用最小为目标,以上层所得储能充放电功率为约束,确定各时刻的储能备用容量。采用免疫遗传算法求解上层问题,调用MATLAB中CPLEX求解器以及点估计法联合求解下层问题。仿真结果表明,模型可以降低负荷峰谷差,同时减少系统碳排放,计量储能对减排的贡献;通过设定储能备用容量,提高系统的调峰灵活性,减少系统运行风险。上层储能功率优化模型与下层储能备用容量优化模型相互制约,为系统的低碳与灵活运行提供参考。     

基于情景分析法风电场中储能系统经济调度

为保证电网安全、稳定、经济运行,储能系统在电力系统中得到了广泛应用,通过调控其功率及运行状态,可提高电网各个环节的灵活性,实现电网经济调度。本文首先综合考虑储能系统功率、容量、状态维持时间、爬坡速率等约束条件及风力发电机组出力、开停机时间等约束条件,建立储能系统的稳态模型与机组组合调度模型,并对风电出力进行预测,采用情景分析方法,以电力系统中总发电成本最小为优化目标,实现风电上网情况下含规模化储能系统电网经济有效运行。并通过实际算例分析储能系统对风电机组开停机、出力的影响及储能对接纳风电的作用,达到平衡风力发电机组承担负荷分布、降低发电成本的目标。     

计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

计及灵活性的配电网储能优化配置

针对目前配电网大量接入分布式电源所带来的净负荷剧烈波动问题,提出一种基于局部约束与整体灵活性定量评价相结合的配电网储能优化配置方法。首先利用X-means方法对配电网的年运行场景进行分析,经过聚类选择出关键场景;其次,建立配电网中运行灵活性的定量计算模型和局部灵活性约束;最后,基于所建立的灵活性评价模型,建立求解配电网中储能优化配置的双层迭代求解模型。利用标准IEEE33节点配电网系统模拟真实配电网进行算例设计和仿真,验证了提出的储能配置的灵活性规划方法的有效性和经济性。     

考虑电热混合储能的多能互补协同削峰填谷策略

针对电网峰谷负荷波动日益严峻的问题,从负荷侧多类型能源深度耦合的角度,提出将电热互补混合储能系统应用于园区削峰填谷控制.基于电化学储能与相变储能系统电-热联合运行模型,综合考虑净负荷方差及运行成本的多属性决策目标,提出含电热混合储能系统的园区削峰填谷策略.并利用随机波动模型对园区负荷进行预测,分析所提策略应对负荷波动的抗风险能力.基于深圳商业园区的算例分析表明,电热混合储能系统能够在保证满足用户热需求的前提下,充分利用电化学储能灵活双向功率控制和相变储能长时间尺度调节能力,有效提升园区削峰填谷效果及运行经济效益.     

含风电和储能的电力系统安全约束机组组合问题研究

针对含风电的电力系统安全约束机组组合问题,利用储能的快速双向调节能力改善风电出力的波动性和不确定性,提高系统运行的经济性。机组组合模型中考虑风电、负荷预测误差对机组组合的影响,并引入基于可信理论的旋转备用机会约束条件,可避免造成备用的过度配置。另外,通过考虑合理弃风提高消纳风电能力和降低系统运行成本,分析了储能参数以及接入系统方式对机组组合模型中系统运行成本和风电弃风量的影响。最后,采用新英格兰10机系统验证了所提模型的有效性。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

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。     

考虑有源配电网运行灵活性的智能储能软开关优化规划

当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system,ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。     

新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键驱动力。传统的以可控煤电装机为主导的电源结构,转变为以强不确定性、弱可控的新能源为主体的新型电力系统,将面临着灵活性资源短缺等挑战。以提升新型电力系统灵活性为导向,提出了灵活性资源聚合两阶段调度优化模型。第一阶段模型考虑分时价格型需求响应,以净负荷波动最小为目标平滑负荷曲线;第二阶段模型考虑分段激励型需求响应市场交易机制,融合电化学储能、抽水蓄能、改造火电等灵活性资源,以系统运行成本最小为目标设计最优运行方案。最后,算例结果和场景对比表明,需求响应能够充分挖掘负荷跟随系统调节的互动能力;改造后火电机组能够降低煤耗水平,提高调节能力,加强与系统灵活性需求时空匹配;各类储能积极响应电力系统调峰,促进了新能源消纳。     

计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析

“十四五”期间,随着风电、光伏装机规模增加,系统净负荷波动增强,对储能等灵活性资源的需求不断增强。同时,储能技术不断发展成熟,成本不断下降,逐步应用于电力系统的各个环节,因此有必要建立计及系统灵活性需求的储能优化规划模型,以更加科学的方法评估中国未来五年储能的发展需求。首先给出了计及电力系统灵活性基于时序曲线的运行模拟模型方法和储能需求分析流程,以系统总成本最低为优化目标,考虑了投资决策约束和运行约束,可统筹优化系统目标水平年的储能结构及容量。其次,基于以上模型方法,优化计算了2025年中国七大区域电网协议送电模式下的储能容量,并分析了配置储能的原因,开展了灵活调节模式下的储能容量对比分析。最后,基于以上分析,总结了“十四五”期间,中国电力系统储能容量、新能源发电量、弃风和弃光率及综合用电成本等结论,为储能未来五年的规划提供技术支撑。     

考虑数据中心负载灵活性的电力系统运行可靠性评估方法

大数据时代数据中心的规模逐年攀升,并且具有高能耗、高弹性和互联互通的负载灵活性。然而当前电力系统运行可靠性评估研究忽略了数据中心的负载灵活性,导致评估结果不准确,且无法反映数据中心的能效状态。为此,首先基于数据中心之间的互联互通和算力负载异地转移特性,提出了数据中心负载灵活性模型。其次,建立了包含数据中心能效与运行可靠性贡献等指标的电力系统运行可靠性评估指标体系。并进一步考虑电负荷、数据中心算力负载和风光等随机性因素,建立了考虑数据中心负载灵活性的电力系统运行可靠性评估模型,提出对应评估方法。最后,通过IEEERTS算例和实际电网算例进行仿真,结果表明数据中心的负载灵活性不仅有助于可再生能源消纳和电力系统安全可靠运行,还有助于数据中心节能降耗。     

动态规划算法在光伏储能协调运行系统中的应用

天气的多变性导致光伏出力具有一定的波动性和间歇性,为光伏系统配置合理的储能装置是一种常用的平抑波动、平衡负荷的方法.为此,提出一种光伏储能协调运行系统模型的动态规划算法,并以平衡负荷为目标,建立光伏储能协调运行系统的动态数学模型.该模型充分考虑蓄电池的充放电速度、充放电效率、单位控制时间长短以及剩余电量等蓄电池自身运行约束.以一组光伏发电和负荷需求数据为算例进行分析,证明该动态模型有效以及将动态规划算法应用于光伏储能协调运行系统的可行性及优越性.     

计及火电机组热储能的含风电系统柔性调度

风电快速增长的同时保持较高的弃风率,因为电力系统缺乏足够的柔性容量来应对风电的不确定性。锅炉最小稳定燃烧率限制了火电机组的运行柔性。抽汽和热储能可以在不改变锅炉燃烧率的情况下调节机组功率输出。因此,对现有的火电机组进行抽汽和热储能改造是一个很有前景的选择,以消纳电力系统中高渗透率的风电,特别是在以火电为主的系统中。研究了火电机组抽汽与热储能改造后的柔性运行。首先,考虑到改造后的特点和技术约束,提出一种新的火电机组线性运行模型。其次,建立基于随机机组组合和滚动经济调度的模型,研究含风电电力系统进行抽汽和热储能改造的效益。最后,在IEEE24节点系统中进行仿真。仿真结果表明：采用抽汽和热储能改造的火电机组,可以有效降低弃风量,提高电力系统运行经济性。     

面向灵活爬坡服务的高比例新能源电力系统可调节资源优化调度模型

随着高比例新能源接入电网,新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先,提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法,根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度,量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次,基于生成的净负荷不确定性场景,提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型,从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后,基于IEEE-RTS-24节点系统,在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性,降低系统运行成本。