含混合储能的微电网能量管理系统控制策略

可再生能源输出功率具有随机性与间歇性的特点,利用含储能装置的微电网可以有效平抑可再生能源输出的波动。本文提出了一种含锂电池与超级电容器组成的混合储能系统的微电网能量管理系统控制策略。该系统通过对可再生能源和储能设备运行状态的实时判断,调整混合储能系统的运行方式,实现可再生能源分布式接入时功率输出的平稳,并控制微电网与大电网交换功率的稳定,在此基础上尽可能延长混合储能设备的循环寿命,节约可再生能源(或微电网)的运行成本。采用Qt Creator语言编写能量管理系统程序,应用于实际微电网中运行,验证了该能量管理系统控制策略的可行性。     

平滑微电网联络线功率波动的储能系统容量优化方法

为了抑制高可再生能源渗透率并网微电网联络线功率波动对电网的不利影响,提出了用于控制微电网联络线功率输出的储能系统容量优化确定方法。在已知微电网可再生能源功率输出、负荷、可控电源额定功率及联络线功率控制目标的前提下,基于微电网平滑联络线功率所需可控功率输出的频谱分析结果,可优化选取满足联络线功率控制目标、微电网内部设备输出功率限制、储能系统效率及荷电状态运行约束的储能系统功率及容量。算例验证了所提方法的有效性。     

基于改进鲸鱼算法的混合储能系统容量优化配置

针对微电网中使用可再生能源的高随机性和间歇性等特征,提出了一种混合储能系统容量优化配置方法。该方法以混合储能系统成本最低、平抑可再生能源功率波动效果最优与电网联络线利用率最高为目标,通过建立混合储能容量优化配置模型并采用改进鲸鱼优化算法对所建立的模型进行求解得到最优混合储能系统容量优化配置。最终对比传统鲸鱼优化算法和传统粒子群算法来验证改进鲸鱼算法可以更合理地配置混合储能系统的容量,使可再生能源功率波动的平抑效果提高,同时也使微网联络线利用率变高,保证微电网可靠、经济地运行,进而实现资源的合理利用。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

面向微电网群的云储能经济-低碳-可靠多目标优化配置方法

微电网群技术通过多微电网间的协同互补,促进了分布式可再生能源在微电网间的协同消纳,被认为是未来新型电力系统中分布式电源接入电网的重要方式之一。考虑微电网群中多微电网协同互济的特性,提出了一种面向微电网群的“集中共享、分散复用”云储能运营架构。其中,集中式储能面向微电网群中的所有微电网进行共享,以合作共建、容量共享的方式为所有微电网提供服务,旨在降低各微电网的储能使用成本;分布式储能主要服务于微电网群中的各个微电网,以保障各微电网自身的可靠性为主要目标,同时兼顾协同互济的储能复用需求。在此基础上,构建了经济、低碳及可靠多目标驱动的云储能双层优化配置模型,并基于第二代非支配遗传算法实现模型求解。然后,建立了微电网群云储能系统商业模式,基于Shapley值法及系统运行模拟实现云储能系统投资、运营成本及效益的合理分摊,提出云储能初始投资成本的分配方法。最后,基于IEEE 33节点系统搭建微电网群系统并开展算例分析,结果显示所提方法可提出面向不同投资偏好的云储能配置方案解集,并验证了云储能模式提升系统投资运营效益的有效性。     

微电网中电力电子变压器与储能的协调控制策略

微电网可以有效提升电网对分布式能源的消纳能力,以电力电子变压器(PET)为能量管理核心的新型结构是微电网新的发展方向。提出一种PET与储能协调运行的微电网控制策略,储能的接口变换器采用恒压恒频控制维持微电网电压和频率的稳定,PET连接微电网的低压交流接口融合虚拟同步发电机控制,根据储能荷电状态实时调节机械参考功率。储能迅速响应微电网内功率波动,PET则通过双向功率调节来维持储能容量稳定,同时保证微电网与电网功率的"柔性"交换。由于储能和PET同时被控制为电压源型接口,其中一个出现故障时微电网仍然可以平稳运行。微电网运行在此控制策略下,可以保证间歇性分布式能源的最大效率利用,同时提高微电网运行的稳定性、可靠性和并网友好性。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

考虑功率波动及储能寿命的微电网储能容量优化配置

高比例接入可再生能源的独立运行微电网中,针对其出力与负荷功率的不确定和波动性、可再生能源存在浪费的情况,优化配置储能容量,使整个微电网的运行达到污染排放最小和经济性最高.在储能容量优化规划中采用双层优化模型,外层优化模型负责求解微电网系统储能容量规划投资问题,内层模型考虑在运行过程中运行成本、储能寿命损耗、污染气体排放问题.利用雨流计数法计算储能寿命,可充分考虑影响储能设备寿命的各个因素.采用粒子群双层优化算法对微电网进行储能容量优化计算,结果验证了此方法的可行性.对比固定寿命、精确寿命两种计算方式以及对比排放最低模式、寿命优化模式两种优化方式,对储能容量配置及运行方式提供有效的建议.     

多能源发电系统控制策略建模研究

应用DIGSILENT仿真软件搭建含有多能源发电系统的仿真模型,主要包括光伏发电系统、风力发电系统和储能系统。针对不同特性的微源,在运行过程中采用不同的控制策略。利用该模型模拟了电网电压跌落下的风力发电系统输出特性,仿真结果表明,采用的仿真分析方法切实有效,模型输出与实际理论输出相似,能够快速地响应电网调度指令;利用该模型模拟了电网电压跌落下光伏发电系统和储能系统组成的微电网的输出特性,仿真结果表明,模型输出与工程运行相似,能够支持母线频率基本保持不变,提高供电可靠性。本模型可以用于实际多能源发电系统的并网分析,为实际工程研究奠定了基础。     

含电动汽车换电站的微电网孤岛运行优化

由于风电、光伏等可再生能源具有间歇性,独立运行的微电网会经常出现功率缺额或过剩,给系统运行带来不利影响。对微电网内重要单元,如电池储能电站、电动汽车换电站、可中断负荷等分别进行了分析并建模,结合系统功率平衡、备用需求等约束,建立微电网独立运行优化模型,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。算例中对以电动汽车换电站和电池储能电站作为储能单元的微电网分别进行讨论,结果表明,相比传统电池储能电站,电动汽车换电站作为储能装置,通过协调优化,可以提高微电网的可再生能源接纳能力,提高微电网可靠性,并更具经济性。     

多微电网互联系统的储能容量配置

随着微电网的发展,微电网之间互联的研究逐渐兴起。为了满足多微电网系统的电能质量和运行稳定性等要求,储能系统发挥着重要作用。同时,为了实现微电网互联运行的经济性最优,需要对多微电网的储能系统进行协调容量配置。建立了层级式微电网互联模型,以传输功率损耗最低作为互联微电网之间以及微电网与大电网之间的功率交换原则,基于多微电网互联系统功率交换和分时售/购电价,建立以多微电网系统经济性最优为目标的目标函数,采用改进的粒子群算法对该模型进行优化求解,最终获得储能系统的容量配置参数。实验结果表明,在满足系统稳定性的前提下,文中提出储能系统容量配置方法使得多微电网系统的经济性更优。     

微电网的综合能源系统规划与电网协同运行优化

<正>随着能源需求的不断增长和环境问题的日益凸显，经济社会发展对于清洁可持续能源的需求愈发增加。在此背景下，微电网综合能源系统成为了实现能源高效利用和可再生能源大规模应用的重要途径。微电网是由可再生能源发电设备、传统能源发电设备以及储能系统组成的小型电力系统，可以实现自给自足的能源供应，并更好地整合可再生能源和传统能源，减少对传统电网的依赖。然而，微电网的综合能源系统规划和电网协同运行优化面临着一系列的挑战和问题，诸如综合能源系统规划中，     

含热泵的多时间尺度微能源网优化调度设计

近些年来,以风电、光伏为代表的新能源技术迅猛发展,为提高微能源网中风光分布式能源的利用效率以及促进可再生能源消纳,将风、光、储能装置、负荷（热、电）热泵、储热罐和微电网的形式进行整合,构建一个并网型源-荷-储综合能源微电网系统,并与大电网进行连接,提高可再生能源的利用率,确保微能源网实现经济高效、可靠稳定的运行,对微能源系统进行优化调度研究。系统引入负荷侧的价格型需求响应机制,并以包含风光发电运行成本、储能运行维护成本和购售电成本等综合成本最小为优化目标,构建各微能源的出力约束、容量约束和功率平衡等约束条件的优化调度模型,并用MATLAB求解模型,最后得到一个更加经济、适应性更强的微能源网优化调度模型。     

微电网与分布式能源

<正>微电网、分布式能源的特点、现状与关系微电网(Micro-Grid)是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置组成的小型发配电系统,是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。微电网是多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过静态开关关联至常规电网。     

含电动汽车充电站的多端直流微电网研究

为未来大规模能源互联网的形成以及多种新能源的接入提供技术支撑,设计直流微电网的拓扑结构,提出了一种四端口环网的直流电网拓扑结构,实现交流电网、储能单元、直流负荷、风力发电和光伏发电与直流电网的互联。首先研究了交流电网与直流电网的接口方式和相关技术参数,提出了光伏发电、风力发电和储能单元等接口的技术配置。其次,研究了整个直流微电网的启停时序,设计了直流电网的接线方式、电压等级和容量,最后基于MATLAB Simulink平台搭建了直流园区系统仿真模型,然后对典型工况进行了仿真分析:(1)储能单元由放电到能量为零;(2)储能单元由充电到能量充满;(3)VSC1变换器功率反转;(4)负荷跳变;(5)储能单元由放电到充电。这些工况基本包涵了直流微电网可能出现的运行状态,对直流微电网的运行管理有较高的参考价值。     

高可再生能源渗透率海岛微电网运行控制

在对国内外微电网示范工程进行调研分析的基础上,对在山东省长岛县开展的35 kV海岛微电网示范工程建设目标、方案进行阐述。针对系统中高可再生能源渗透率以及分布式电源多点分散接入的特点,设计了微电网示范工程并网/孤岛运行控制策略,并对微电网中多类型混合储能系统的运行管理策略进行研究。基于所开发的海岛微电网运行控制策略,开展了微电网并网/孤岛运行试验研究,设计微电网分别运行于并网模式、孤岛模式、并网转孤岛模式以及孤岛转并网模式,并对各模式下的运行曲线进行深入分析。试验研究表明,所提出的35 kV微电网工程建设方法及其运行控制策略是切实可行的,可以实现海岛电网在并网、孤岛2种模态中的稳定运行及模式平滑切换,保障了海岛丰富可再生能源的最大消纳,为海岛居民提供绿色、稳定的电力供给。     

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构,在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下,优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型,并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照,通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本;同时,不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。     

分布式电源/储能及微电网实验研究项目获突破

7月6日,随着风机、光伏发电系统顺利并网,陈巴尔虎旗分布式电源/储能及微电网实验研究项目投入运行。此前,冀北围场分布式发电/储能及微电网项目已于2011年10月8日投入试运行。两个实验研究项目的建成和投运,为农村可再生能源分散接入配电网相关技术研究搭建了良好平台。国家电网公司通过两个项目的建设,旨在利用智能电网技术,在保证电网安全和人身安全的前提下,积极消纳可再生能源发电,促进农村可再生能源持续发展,     

多元复合储能在独立微电网中运行策略及容量优化研究

针对独立供电的微电网,分析后备电源电池储能、超级电容器、柴油机的运行策略,以此为基础提出微电网内考虑混合储能系统成本的最大化可再生能源利用率、最大化电池储能使用寿命和最大化因减少柴油机运行而减少的环境效益为优化目标函数的混合储能优化配置模型,并通过多变异位自适应遗传算法求得多元复合储能系统容量的优化配置。通过仿真计算验证所提策略的正确性与有效性。     

风/光/储微电网混合储能系统容量优化配置

储能系统容量优化配置是降低微电网成本的有效措施之一。文中提出一种含氢储能和蓄电池混合储能系统的风/光/储并网型微电网结构,综合考虑微电网系统运行的经济性及环境效益,以总净现值成本TNPC最小为目标函数,以可再生能源利用率和负荷缺失率为评价指标,建立所提微电网容量优化配置模型。基于HOMER Pro软件设计算例,对优化问题进行求解,并将优化结果与微电网储能传统方式作对比,验证了所提方法的经济性和实用性,为风/光/储微电网储能容量优化配置提供参考。     

计及微电网储能系统寿命损耗的容量配置

微电网储能系统容量配置不同会使系统使用寿命不同进而影响微电网投资成本。根据微电网实际工作状态,采用雨流计数法统计寿命估算所需的储能系统充放电深度,并建立储能寿命损耗模型对微电网储能系统进行寿命估算。以微电网综合运行成本,储能系统投资及运行维护成本之和最小为目标建立储能系统容量配置模型,并采用粒子群算法对模型进行求解,根据储能系统工作循环建立储能系统设备利用率指标用以评价容量配置结果。算例分析表明,所提方法能够优化容量配置结果,避免容量浪费,减小微电网投资成本,提高了微电网运行的经济性。