考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法,通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制,保障抽蓄调节利益;考虑风电不确定性,计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大,建立风蓄联合运行多目标优化模型,实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量,通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集;通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案;采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权;通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。     

基于改进场景聚类算法的海上风电储能优化配置研究

在平滑海上风电出力波动的应用需求下,提出一种储能优化配置方法。利用小波包分解算法对海上风电出力曲线进行分解,得到储能系统全年功率响应曲线。采用基于云模型和模糊C均值聚类算法相结合的改进场景聚类算法,对储能全年功率响应曲线进行聚合,生成储能功率响应典型场景。以储能年综合成本最低为目标,构建储能优化配置模型。采用粒子群算法对海上风电储能优化配置模型进行求解,最后通过算例仿真对所提方法和模型进行分析验证。结果表明：所提模型和方法能综合考虑海上风电场侧储能的实际运行特性,可有效指导海上风电场的储能配置和建设规划。     

平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法

以东北某风电场月出力实测数据为对象,通过分析该风电场的功率波动特性,提出了储能系统功率、容量配置方法。该方法以储能系统投资收益最大为目标,结合储能平滑风电出力效果,获取经济性最优的储能系统容量配置方案。结果表明,该优化配置方案在平滑风电功率的前提下,具有良好的经济效益,为风电场中配置储能系统、推进储能系统规模化应用提供了参考。     

基于MILP的用户光储系统储能配置场景适应成本分析

针对联网用户侧光储系统的储能容量优化配置问题,采用K-means 聚类算法和聚类数判断指标筛选典型光伏出力场景集合用于储能规划,分析在不同光伏出力场景下因储能容量缺额或容量冗余产生的场景适应成本;以总场景适应成本最小为目标建立储能容量配置和运行优化的混合整数线性规划模型,优化决策用户光储系统的储能容量配置及运行策略;分析低谷电价与富余光伏倒送价对储能容量配置和运行策略的影响。算例结果表明,模型可计及光伏出力不确定性,优化规划储能容量,并场景化细粒度衡量储能规划方案应对光伏出力变化的经济代价,为用户侧储能投资提供更高效的决策支持。     

基于高比例新能源消纳的抽水蓄能容量多时间尺度迭代优化配置模型

针对高比例新能源接入的消纳问题,提出一种抽蓄容量多时间尺度迭代优化配置模型。其中外层模型从年时间尺度出发,生成基于全寿命周期的抽蓄投资配置容量方案集;进而内层模型从小时级时间尺度出发,基于典型源荷场景,考虑抽蓄运行效率,以系统运行成本最优为目标优化各机组的出力水平,求取配置方案的最优运行成本;通过内外层交替迭代,以抽蓄投资和系统运行成本综合最优为目标对抽蓄的配置容量进行优化。最后以IEEE 10机系统为例验证了模型的有效性。     

高比例风电接入的电力系统储能容量配置及影响因素分析

储能技术是解决高比例风电消纳问题、提高系统可靠性的有效手段。然而储能不同的功能定位、典型负荷曲线与风电出力曲线的选取等都会影响储能的配置结果。为研究储能配置规律,分别建立了考虑风电不确定性、风电爬坡以及风电消纳问题的多参数储能配置模型。研究储能不同功能定位下的配置情况。在此基础上,基于单一变量原则以及相关性分析,量化研究系统中各类参数对储能配置的影响。算例结果表明:通过风电的合理接入可减少所需配置的储能容量,合理的储能接入节点可有效降低网损;单纯依靠储能解决风电消纳问题时所需配置的储能容量最大;决定储能容量配置的价格型参数主要为分时电价;系统型参数中对储能容量影响最大的是风电装机容量以及峰谷差率。     

基于CVaR的风电场群外送输电容量及储能优化配置研究

风电的大规模开发利用有助于缓解能源紧缺问题,然而,风电出力的波动性大并且其能量密度低,在进行风电外送的出线容量规划时,必须考虑风电功率整体波动特性的影响。本文以平抑风电功率为目标,基于低通滤波原理,并利用储能配置平抑风电功率输出,在一定置信水平下,基于CVaR对风电场群外送输电容量和储能功率及容量配置进行优化。通过算例表明,本文所提出的模型不仅可以降低外送输电容量上的投资,并且决策者可依据弃风电量和惩罚电量的大小选取合理的置信水平,而对外送输电容量和储能功率及容量进行优化配置。     

考虑预测误差的风电场储能配置优化方法

利用储能降低风电预测误差能够降低风电出力不确定性,从而减少弃风,储能的容量和功率配置则直接影响到补偿预测误差的效果和经济性。基于T location-scale(TLS)分布建立了风电预测误差概率分布模型,使用几何分布描述风电误差持续性,并利用粒子群算法对模型中的参数进行了极大似然估计。以风电场收益最大为优化目标,将补偿风电预测误差的置信度以机会约束的形式加入储能配置优化模型,并在模型中考虑了对风电预测出力曲线的修正。仿真计算结果表明,所提方法能够很好地拟合预测误差的概率密度函数和误差持续时间,储能配置的经济性优于不考虑误差持续时间和出力修正的模型,验证了所提方法能够提高储能配置的准确性和经济性。     

基于改进猫群算法的氢储能容量优化配置

以氢储能系统为基础,构建了风力发电和氢储能系统为主的混合微电网系统。本文对氢储能系统中的电解槽、燃料电池和储氢罐的容量进行了优化配置。综合考虑微电网的经济成本、供电可靠性和弃风率3个指标,构建了氢储能系统的容量优化配置模型;分别采用典型日和场景集的风电出力和负荷,建立氢储能系统的容量优化模型,以反映风电出力和负荷的随机性对优化结果的影响;采用动态权重的改进猫群算法对所提氢储能系统的容量优化配置模型进行求解。通过算例验证了改进猫群算法的可行性,同时也证明了所提氢储能系统容量优化配置模型的合理性。     

考虑信息间隙决策的能源枢纽混合储能容量规划

针对电池储能等常规储能不能快速响应能源枢纽风电出力短期扰动问题,本文将混合储能引入能源枢纽当中,考虑混合储能在枢纽运行中的损耗,提出了能源枢纽日运行成本最优时的储能容量规划模型。然后基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)在风险规避策略与机会寻求策略下,建立考虑风电出力不确定性的鲁棒与机会模型,为决策者提供能源枢纽容量规划方案。最后通过算例分析,证明使用混合储能的能源枢纽对风电出力存储转化效率更高,日运行成本更少。同时基于IGDT的混合储能容量规划模型,能够为决策者提供在满足预期运行目标时风电出力最大/最小波动范围,分析风电出力不确定性与混合储能容量之间的关系,通过定量分析为不同风险偏好策略提供容量规划依据。     

考虑大规模风电接入的电力系统混合储能容量优化配置

不同储能技术在响应特性、经济成本、容量规模等方面各具特色,适用于不同的应用场景.由2种或多种储能装置耦合形成的混合储能系统往往能够综合各方技术经济特性,显现出更加优异的性能.针对现有电网受可再生能源出力波动性的影响日益严重、促进消纳存在技术瓶颈、调峰压力大等问题,提出了一种由全钒液流电池和先进绝热压缩空气储能组成的混合储能系统,建立了考虑大规模风电接入的系统容量优化配置模型.首先,分析了风电出力的频谱特性,提出了一种基于经验模态分解的风电功率分配策略;然后,基于该策略,构建了混合储能系统的双层容量优化配置模型,上层以规划期内总经济投入最小为目标决策混合储能系统的配置容量,下层以系统运行成本最低为目标决策其日前发电计划;最后,基于某实际电网典型日的风电及负荷数据对所提模型进行了仿真分析与验证.算例结果表明:所提混合储能系统的容量优化配置模型不仅可以满足电网的多性能需求,还能有效提升系统的经济性.     

风光储系统储能容量优化配置策略

储能容量的优化配置是风光储系统的重要问题。针对该问题,提出一种储能优化配置方法。首先建立储能容量配置的双层决策模型,外层规划模型的决策变量为储能的功率和容量配置,目标为储能的初始投资与联络线波动惩罚最低,内层规划模型的决策变量为储能在运行过程中的充放电功率,目标为系统联络线功率波动最低;然后基于动态规划方法进行求解;最后对含风电、光伏、电池储能以及负荷的联合发电系统进行算例分析,分别选取春、夏、秋季典型日数据进行仿真,仿真结果表明储能配置策略的有效性。     

结合随机规划和序贯蒙特卡洛模拟的风电场储能优化配置方法

通过在风电场站内优化配置储能资源,可以有效平抑风力发电的出力波动,提高风电的并网消纳水平。结合多场景随机规划和序贯蒙特卡洛模拟方法,提出了考虑储能寿命折损的风电场站内储能优化配置方法。首先,利用考虑风电出力和负荷典型场景集的随机规划模型,求解风电场站内储能的初始配置方案。其次,利用自回归滑动平均模型模拟出风电场全年时序风速,利用序贯蒙特卡洛模拟出机组、线路工作状态时序,对配置初始储能方案的联合发电系统进行全年运行模拟。然后,基于运行模拟中储能的等效循环寿命和储能容量的收益投资比对储能初始配置方案进行修正。仿真结果表明,所提方法能够有效考虑风电场全年的出力变化,以及储能循环寿命折损的影响,获得合理的储能优化配置方案。     

风电场黑启动储能容量优化配置：一种考虑储能运行策略的方法

风电在区域电网的占比越来越大。为了解决风电场在黑启动过程中的风电出力波动问题,提出了一种考虑储能运行策略的储能配置方法。首先,基于风电功率预测算法得出预测功率,并利用非参数核密度估计定义黑启动最小风功率概率密度以及黑启动可执行概率倾度,进而确定了黑启动时段。其次,根据储能在黑启动过程中补偿功率缺额和平抑波动作用制定储能运行策略。考虑储能运行策略对容量配置的影响,将储能额定功率和额定容量作为模型自变量,建立以补偿功率缺额最大化为目标函数的储能优化配置模型,并采用改进粒子群算法对模型进行求解。最后,以内蒙古某45 MW风电场数据对储能运行策略和优化配置模型的可行性进行了验证。     

基于二阶锥规划的含大规模风电接入的直流电网储能配置

随着风电规模的快速增长,其消纳问题日益突出,直流电网结合储能技术能为风电大规模消纳提供一定技术支撑。以典型日下储能日化投资、火电机组运行成本与弃风惩罚成本之和最小为目标,提出了一种直流电网储能容量规划模型。模型综合考虑了火电机组、电池储能、抽蓄机组的协调运行,为非凸非线性模型,无法通过求解器直接求解。采用分段线性化、大M法及锥松弛等手段将模型转化为等效的二阶锥规划模型,可调用CPLEX求解器获得模型的全局最优解。最后,以风电汇集的多端直流系统为例进行仿真验证,结果表明配置的储能可提高系统风电消纳能力,降低系统运行成本,验证了所提模型的有效性。     

基于实证数据和模糊控制的多时间尺度风储耦合实时滚动平抑波动

风电间歇性和随机性造成并网功率波动很大,严重影响电力系统安全稳定性。基于某风电场出力实证数据,在多时间尺度上采用概率统计法研究风电波动规律和风储耦合特性;采用实时5点滚动法制定多时间尺度平抑风电波动目标,兼顾国网规定的多时间尺度风电波动限值进行目标修正,并利用储能分时跟踪平抑风电波动目标,合理确定多时间尺度储能配置容量和充放电控制策略;考虑储能经济性,采用补偿度进一步修正储能容量,并采用模糊控制原理优化荷电状态,得到储能不过充过放的优化控制策略。仿真结果表明该方法有效可行,当抑制10 min风电波动的储能容量为15%时,90%以上的风储合成出力能够跟踪平抑风电波动目标。     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计算不同单位容量成本下的综合效益和投资回收年限.算例表明,小抽蓄单位容量成本不大于6倍传统大抽蓄时,具有经济合理性,初步说明小抽蓄有望解决中国风电消纳问题.     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

基于源-荷-储互动的储能对风电消纳能力影响分析

源-荷-储互动是高比例可再生能源电力系统应对灵活性不足的重要技术手段,定量分析储能对源-荷-储互动提升系统调节能力的影响有利于实现储能资源精益化配置。基于含储能和柔性负荷系统的经济调度优化模型,计及风电出力随机变化特性,采用对偶理论生成排除不可行点的割平面约束,计算储、荷调节区间与消纳风电波动范围三维域区间,量化分析配置储能资源对提升系统风电消纳能力的影响。针对IEEE 30节点算例系统,通过三维域区间直观刻画协同多类型灵活性资源调节能力的系统消纳的风电波动区间。算例表明,采用所提模型仿真储能与风电、柔性负荷间的空间分布以及容量配比关系对系统源-荷-储互动应对风电出力随机变化能力的影响,有利于提升储能配置规划经济性。     

考虑风电不确定性和旋转备用容量配置的综合能源系统鲁棒机会约束优化

风电出力的随机性和波动性给综合能源系统带来极大挑战。为此,提出基于风电不确定性分析和广义储能备用的鲁棒机会约束优化模型。首先,采用拉丁超立方采样和模糊c均值聚类算法对风电出力进行不确定性分析;其次,引入广义储能优化旋转备用容量,以应对风电出力不确定性;然后,以运行成本最低为目标建立将随机规划和鲁棒优化相结合的鲁棒机会约束优化模型,客观处理综合能源系统运行中风电出力的不确定性;最后,经改进的IEEE 39节点电力系统、天然气系统与热网系统组成的综合能源系统验证,该模型能够在保证系统鲁棒性的同时,提高了系统的经济性。