Capacity allocation and optimization strategy of an energy storage system based on an improved quantum genetic algorithm

针对用于电网削峰填谷的储能系统容量配置经济性不足的问题,本文提出一种基于改进型量子遗传算法的储能系统容量经济性评估方法。首先,建立储能系统削峰填谷的数学模型,并在综合考虑充放电、荷电状态及潮流平衡等约束下进行储能系统的容量配置,在此基础上,采用内点法将约束问题转化为非约束问题进行求解,随后,应用改进型量子遗传算法优化储能系统容量配置方案,以缩短运算周期、提高算法计算效率与全局寻优能力,并使储能系统经济性成本最低。最后,通过算例证明了在约束条件下,所提方法使储能系统在满足对日负荷削峰填谷的前提下,实现最优经济成本的容量配置,为储能系统容量配置提供了有效参考。     

基于改进最优覆盖法的变电站无功补偿不等容分组优化配置

针对变电站无功补偿不等容分组优化配置问题,提出一种基于改进最优覆盖法的优化分组方法,获取变电站典型日无功需求曲线,总补偿容量为无功需求最大值,并进行电容器补偿容量的最优覆盖。再利用蒙特卡洛抽样法计算无功失配面积,并转化成年损耗费用,且为协调电容器组无功调节能力与控制策略复杂度之间的矛盾,定义档位系数指标加入投资成本,建立年损耗费用与投资成本之和最小的无功优化数学模型。采用改进遗传算法进行求解,得到电容器组各类型容量及其对应组数,用以指导变电站无功优化配置。与最优覆盖法及分段-聚类法相比,所提方法有效可行。     

基于N-1准则的变电站储能容量优化配置模型及方法

在分析地区变电站负荷曲线的基础上,针对变电站重过载情况,以变电站储能初始投资成本最小为目标函数,以主变N-1、充放电周期内能量守恒、储能功率和荷电状态为约束条件,建立储能接入变电站经济性最优模型,针对该优化配置模型属于含约束条件的非线性规划问题,提出采用遗传算法进行模型求解的方法和流程。选取某典型110 kV变电站,结合其负荷曲线,优化分析得到储能最优配置容量及储能充放电规律,结果表明,变电站储能功率配置在7%,电量配置2 h较为合理,验证了该模型和方法的有效性和实用性。提出的模型和方法可指导电网侧储能最佳配置容量计算和分析。     

风光水互补发电系统的优化配置

为提高风光水互补发电系统的供电可靠性,降低经济成本,研究了电源容量的优化配置。首先提出独立和并网运行调度策略,然后考虑供电可靠性和蓄水库水量平衡等约束,建立了以全寿命周期成本最小为目标的优化配置模型,采用改进遗传算法进行求解。算例探讨了供电可靠性和联络线传输容量对优化配置的影响,验证了所提方法的有效性。由仿真结果可知,独立运行时,利用风光水互补发电即可保证较高的供电可靠性;并网运行时,采用联络线的双向交互电能能力,可进一步提高系统供电可靠性,有效降低经济成本。     

计及电压稳定的含高比例光伏电源电网FACTS优化配置

高比例光伏电源接入电网后,输电电网的电压和潮流均会发生剧烈波动,从而增加了无功功率的优化难度。文章提出了一种基于自适应粒子群算法的柔性交流输电设备优化配置方法。该优化配置方法以电压稳定性最优、可用输电能力最大、综合费用最小为目标,建立优化模型,并采用基于分布熵改进的自适应粒子群算法确定最佳配置方案。此外,文章还把IEEE-30节点模型的模拟结果和某地区电网的实际光伏出力测量结果进行对比。分析结果表明,文章所提出的优化配置方法能够实现典型柔性交流输电设备的优化配置,该优化配置方法的寻优精度、速度均显著优于传统粒子群算法和遗传算法;利用该优化配置方法确定的最佳配置方案可显著提高电网电压的稳定性和输电能力,降低综合费用,具有工程实用价值。     

基于大数据分析的电网负荷预测与优化调度研究

在电力系统运行管理中,负荷预测与优化调度是确保电网安全、稳定及经济运作的关键。本研究针对电网负荷预测的非线性和时间依赖性特点,以及电力调度的复杂性,提出了一种基于大数据分析技术的解决策略。采用长短期记忆网络（LSTM）模型对历史和实时电网运行数据进行深入分析与挖掘,以提高负荷预测的精度。此外,结合遗传算法（GA）,我们对电力调度问题进行优化求解,以实现资源的最优配置。结论表明,本研究所提出的方法能有效预测电网负荷,并在此基础上优化电力系统调度。实验结果验证了方法的有效性,所提策略不仅提升了电网的运行效率,还从多个角度提升了电力系统的可靠性、经济性和智能化水平。     

基于改进多目标粒子群算法的储能电站定容选址优化配置研究

电化学储能电站在高比例新能源电网中逐步得到了规模化应用,其优化配置策略很大程度上决定了其辅助电网调频调压的效果。为实现电化学储能电站的最优化配置,首先研究了高比例新能源下储能参与电力系统调频调压的控制策略,提出了基于变系数有功无功下垂控制方法。随后,建立了高比例新能源电网下储能系统参与电网调频调压的多目标优化配置模型。该模型以调频综合指标、调压综合指标和系统成本为优化目标,采用了改进型多目标粒子群算法对控制参数配置和储能系统选址定容结果进行优化配置。为避免数据的主观性,采用熵权法对所得到的多目标解集选出最优方案。最后,采用某市区域电网实际算例对储能进行优化配置,区域电网调压综合指标降低了9.2%,调频综合指标降低了25.1%,区域电网节点电压偏差和频率偏差均显著降低,调压和调频效果得到了提升,验证了本文所提出储能定容选址配置方法的有效性和优越性。     

波动率优于国网标准的风电场储能容量经济优化配置

基于某风电场出力的实际数据,从不同时间尺度上分析了该风电场的功率波动特性。考虑了风电场弃风成本、储能惩罚成本、储能投资和运行成本,通过3种成本间的制约关系,构建了储能容量经济优化计算模型;采用滑动时间窗口算法并引入平抑修正系数,制定出波动率优于国网标准的期望参考功率。采用改进粒子群算法,针对某含储能风电电网进行了储能容量优化配置,求解出最优储能容量和最小经济总成本,对比了不同储能容量配置策略下的经济性,并引入了波动率评估因子对平抑效果进行了量化分析。仿真结果表明,该优化配置方案能够将风电出力波动率限制在20%以内,优于国网标准,且经济性最好,具有较好的应用前景。     

用于削峰填谷的电池储能系统经济价值评估方法

针对典型日负荷曲线,分析负荷侧电池储能系统在延缓设备投资收益、直接收益、环境效益、政府补贴4个方面的经济价值,提出基于电池储能技术的负荷侧削峰填谷控制策略,综合考虑储能系统的投资成本和运行维护成本,建立以经济价值最高为目标函数的电池储能系统经济价值评估模型,通过遗传算法优化得到符合经济性的储能系统最优容量配置方案,并通过仿真实例验证该模型的有效性。     

风光联合发电系统的储能容量优化配置方法

随着可再生能源大规模接入电网,风力发电和光伏发电的不稳定性威胁着电网的安全稳定运行。储能系统作为一种可调度的能源,可实现可再生能源输出功率的平滑输出。通过分析风光联合发电系统输出功率特性,提出采用平抑指标和平滑效果评价指标对比分析滑动平均法和最小二乘法滤波效果,用于确定蓄电池储能配置的参考输出功率。在获得平滑后的功率曲线后,根据提出的曲线局部平滑指标和总体平滑指标,综合考虑蓄电池投资成本和平滑效果优化配置储能容量。最后,采用某地区实际的风光资源历史数据,验证了所提方法的可行性。     

基于逐次优化改进遗传算法的特高压穿越无功规划

与超高压线路相比,特高压线路无功大量富余,会与下级电网形成很大的穿越无功,从而影响无功的分层控制,甚至威胁电力系统的安全稳定运行。常规的优化算法存在维数灾问题,即使是智能算法,也由于解空间维度大而寻优效率低下。对此,提出了一种基于逐次优化改进遗传算法,该方法利用逐次优化的思想,对传统遗传算法的寻优方式进行了改进,并将该算法应用于某实际区域大电网中求解无功规划问题。结果表明,该方法不仅有效降低了解空间的维度,且在保证算法效率的同时使寻优的效果得到较大的改善。     

基于自适应功率阈值的电网辅助光伏制氢控制策略及容量优化配置北大核心CSCD

针对光伏变功率制氢无法维持在高效工作区间,造成欠经济运行的问题,文章提出一种兼顾效率和灵活性的光伏制氢控制策略及容量优化配置方法。首先以电解水制氢功率与效率模型为基础,提出基于自适应功率阈值的电网辅助光伏制氢控制策略,通过电网辅助吸收光伏多余电量或补充缺额电量,以电网年净出力为零为约束,计算出制氢设备的自适应功率阈值,确定制氢系统高效经济的运行方案,使制氢工作模式更灵活地响应光伏出力。最后建立电网辅助光伏制氢成本及收益模型,以系统净收益为目标对制氢系统进行容量优化配置。通过仿真验证,所提制氢控制策略及容量配置方法提高了光伏制氢变功率运行的产出效率,在低成本投资下,实现较高的产能收益,系统经济性显著提高。     

基于风储经济调度的储能容量优化配置

大容量储能系统理论上可抑制风电出力波动,但其经济性不足成为实践应用的巨大瓶颈。文章从含储能的风电系统优化经济调度角度出发,以含风储的电力系统总成本最小为目标,主要考虑了因储能补偿风电功率预测误差而减小的火电旋转备用容量折算成本、因储能补偿平抑风电出力波动而减小的火电旋转备用容量折算成本,储能补偿风电场弃风成本,储能补偿火电排污和环境治理成本,以联合提高风电预测精度和平抑风电波动满足国网规定标准为约束,构建含风储的电力系统优化经济调度数学模型,采用遗传算法针对新疆某含风电的地区电网加装储能进行了储能容量优化配置。仿真结果表明,所提储能容量配置占风电场装机容量的9.60%,经济性较好,方法有效可行,具有较好的应用前景。     

宁夏电网短路电流水平分析和限流措施研究

结合宁夏750 kV电网的建设和发展,分析了宁夏电网短路电流增加的趋势和原因,对电网分层分区运行、采用高阻抗变压器、安装限流电抗器等多种限流措施进行了探讨和分析.从措施实施的连续性、一致性出发,提出了宁夏电网2008-2020年综合限流方案,有关计算结果论证了该限流方案的有效性及合理性.     

考虑需求不确定性的电网综合能源配置优化研究

为提高电网能源利用的充分性,确保电网持续发展,以需求不确定性为基础,提出电网综合能源配置优化方法。利用基本概率分布区间,量化认知不确定性的需求变量。采用概率密度函数指代随机不确定性的需求变量,通过分割离散概率密度函数,令其表征方式与认知不确定变量的表征形式相同。引用笛卡尔积运算构建联合概率区间,分析混合不确定性的需求变量关系。设立全周期投资成本与运行成本为配置优化目标,利用交替方向乘子算法将增广拉格朗日函数分解成两个配置优化目标,迭代优化不确定性需求变量配置。实例验证分析中,经电能资源、弃风量与日常规费用优化结果的检验,所提方法使网综合能源充分互补,使资源得以高效利用,具有良好的经济性优化能力。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

基于机会约束规划的风电源与充电站的优化配置

为了改善分布式电源与电动汽车的接入对电网安全性、经济性和电能质量的不良影响。考虑风力资源的随机波动性、电动汽车充电需求、分时电价等,以配电系统投资运行成本、有功损耗和电压质量为规划目标,建立了基于机会约束规划的优化配置模型,采用改进遗传算法进行求解。以IEEE33节点配电系统为例,验证了所提模型和算法的有效性。仿真分析表明,将电压质量纳入规划目标,能够以较小的经济成本保证较好的电能质量,考虑输出功率不确定性等因素,得到的规划方案具有较好的经济性。     

考虑风险度量与成本最优的电网资产全寿命周期管理问题

针对电力企业资产管理问题,通过电网资产的风险度量评价方法,分析了电力企业对于投资各项电网资产的最优资金配置比例。建立了最小化风险最大化收益的双目标优化模型,利用电网资产的预算曲线和LCCt成本曲线,将电网资产的整个寿命周期划分为投资规划期、运行期和处置期,并分析了LCCt成本在不同寿命周期的变化情况,而LCCt成本曲线的最小值对应的年限即为该资产的最佳使用寿命。数值算例阐明了投资决策和资产管理的实际应用,并验证了模型的有效性。     

考虑线路开断限流的输电网双层扩展规划模型及应用

为深入研究考虑线路开断限流的输电网限流的输电网扩散规划情况,将线路开断措施引入到输电网规划中,建立了考虑线路开断限流的输电网双层扩展规划模型,上层规划以输电网全寿命周期总投资成本最小为目标,下层规划在上层规划得出的方案下以开断线路条数最小为目标,上下层交互作用,最终得出满足系统短路电流约束的规划方案,并采用遗传算法和离散粒子群算法结合的混合算法求解所建模型。最后通过Garver6节点算例验证了所提模型和算法的合理性和有效性。     

大级差电源密集型电网短路电流直流分量对断路器的影响

西北电网电压级差大且电源密集易导致系统短路电流超标,常采用串联电抗器、高阻抗变压器等限流措施,但却增大了系统电抗,使短路电流直流分量衰减变慢,可能导致断路器开断失败。以新疆电网乌北区域为研究对象,基于PSASP短路模块的计算结果对大型电网进行等值简化,并在EMTP/ATP中重构简化后的等值网络。校验了EMTP/ATP的等值网络与原网络的短路电流交流分量基本一致,在此基础上定量计算短路电流直流分量对断路器的影响,若仍以短路电流交流分量校验断路器开断能力,则断路器需要留有一定的裕度。