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.     

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。     

基于电池储能系统动态调度的微电网多目标运行优化

微电网系统的优化运行应考虑经济性、环保性、可靠性以及对可再生能源的响应特性等多方面因素。以电池储能系统(BESS)为研究对象,提出一种基于动态规划的多目标优化方法,以最优化经济效益、最大化可靠性、最小化可再生能源功率波动、最符合可再生能源发电计划作为微电网优化运行的目标,应用模糊理论和二元对比定权法将其转化为单目标优化问题,从而获得BESS的动态最优调度策略。算例表明,该方法具有良好的优化效果。     

考虑随机性的微电网日前调度与储能优化模型

针对微电网中可再生能源发电的随机性,以运行成本最小为优化目标,建立了微电网日前调度和储能优化的调度模型。首先,分别对传统发电机组和储能系统建立了确定性模型,并对可再生能源发电机组建立随机模型。然后,考虑到可再生能源发电机组的线性成本函数和传统发电机组的二次成本函数,并结合功率平衡和功率交换限制等约束条件建立了优化模型。通过不同成本函数的可再生能源发电机组和传统发电机进行了仿真。结果表明,该模型可以获得最优调度结果,同时实现储能电池的最优储能。     

风光互补微电网中混合储能系统的容量优化研究

为提高微电网的供电可靠性和连续性,需要合理的配置储能系统的容量。针对独立运行的风光互补微电网,建立了蓄电池-超级电容器混合储能容量优化模型,以混合储能系统的一次性投资最小作为目标函数,从储能系统的能量供给能力和功率供给能力两方面综合考虑确定混合储能系统的容量。运用粒子群算法对算例求解,证明了混合储能的正确性,混合储能的应用可以提高可再生能源的利用效率,节约经济成本。     

可再生能源发电系统中的储能电池选型分析

比较了各类电池储能的技术特性和经济特性,着重总结了铅酸电池的种类、原理和关键技术;分析了可再生能源发电中储能系统的运行条件和特性需求,表明管式胶体电池更具优势;基于低通滤波原理,系统总结了用于平滑风电功率波动的储能系统功率/容量的计算方法;简述了储能在微电网中基于负荷供电时间需求的功率/容量计算方法.     

微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标

复合储能在微电网功率平衡、平滑可再生能源波动、提升电能质量等方面发挥多重作用,针对包含光伏发电、风力发电和典型负荷的微电网,提出一种合理配置复合储能容量的方法。针对复合储能优化配置,以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能多目标优化数学模型,采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解;针对子目标函数权重系数的确定,提出目标函数适应度离差排序法;提出了定量评估微电网储能多目标优化效果的参数指标,并以此为依据,对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标优化结果。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了方法的合理、有效性。     

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。     

考虑光伏发电及负荷概率性的储能容量优化

高渗透率光伏系统的接入增加了负荷的波动性,对配电网的稳定运行带来一定影响,需要配置合理的储能装置以保障配电网的稳定运行。在考虑光伏发电及负荷概率性的基础上,提出了一种储能容量优化的新方法：将负荷与机组发电的差作为对储能功率的需求,先分别求得一天中不同采样点负荷与机组发电的概率性序列,再利用卷差运算求得储能功率的概率性序列,最后根据统计学原理确定储能的最大充放电功率及最优容量。所提方法为光伏系统接入配电网的储能容量规划工作提供了新的思路。     

考虑联络线利用率与储能寿命特性的海岛微电网优化运行策略

并网型海岛微电网与主网通过联络线互联,如何合理利用储能系统和联络线是海岛微电网与主网优化互动的关键。本文提出一种综合考虑联络线资产利用率和储能寿命特性的海岛微电网优化运行策略,采用随机机会约束描述自然资源和负荷的不确定性,使用蓄电池吞吐量寿命模型描述充放电和荷电状态对蓄电池寿命的影响,在避免储能频繁充放电的情况下,提高联络线的输送电能,降低传输功率波动性,从而提高其资产利用率。为综合考虑储能寿命和联络线资产利用率指标,本文采用目标隶属度函数,利用最大化满意度指标法将多目标问题转化成单目标进行优化求解。最后基于南麂岛微电网进行算例分析,验证了所提方法的正确性与有效性。     

Optimal configuration analysis for a campus microgrid—a case study

The foremost issues of 21st century are challenging demand of electrical energy and to control the emission of Green House Gases (GHG) emissions. Renewable energy resources based sustainable microgrid emerges as one of the best feasible solution for future energy demand while considering zero carbon emission, fossil fuel independency, and enhanced reliability. In this paper, optimization and implementation of institutional based sustainable microgrid are discussed based on cost analysis, carbon emission, and availability of energy resources. Various microgrid topologies are considered for addressing the most ideal solution. The metrological data such as irradiance is acquired from solar satellite data of NASA (National Aero Space Agency) while the data for wind speed is taken from synergy enviro engineer’s site. HOMER® simulation tool is used for modelling and optimization purpose.     

考虑电池储能单元分组优化的微电网运行控制策略

针对大规模电池储能系统参与微电网调节面临储能单元充放电路径优化选择问题,基于对储能单元能量转换效率与运行功率关系的研究,提出了以双电池储能系统（DBESS）控制策略为基础,充、放电单元组可临时转换的控制方式,以克服DBESS结构功率调节能力不足的问题。制定了储能单元间功率分配机制以降低储能单元启用数量,减少了储能单元因功率分配不当而造成不必要的寿命衰减和能量损耗。基于含8个储能单元的风光储共交流母线型微电网系统,结合给定功率波动平抑需求,对所提控制策略、DBESS控制策略和传统控制策略进行仿真分析,从储能系统控制效果、循环寿命和能量转换效率的角度验证了所提策略的合理性和有效性。     

用于优化微网联络线功率的混合储能容量优化方法

为微网配置蓄电池/超级电容器混合储能,可更好地调节微网与配电网间联络线的功率。文中提出了一种用于优化微网联络线功率的混合储能容量优化方法。首先,建立了混合储能系统的容量优化模型,以考虑储能寿命和更换的全寿命周期净现值为目标函数,以不同类型储能各自补偿频段的分界频率作为优化变量,在约束条件中详细计及了非理想储能系统的充放电效率以及实际工作中的荷电状态限制。其次,给出了采用遗传算法求解模型的步骤,在遗传算法中调用以下过程:先由分界频率计算滤波时间常数,从而实现混合储能功率分配;之后计算储能容量,再进行经济评价。最后,采用天津生态城某微网的实例进行验证,并与实际安装储能以及目前主流文献方法对比。对比结果表明,所提出的方法在达到同等补偿效果的前提下具有更好的经济性。     

基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置

为了充分发挥价格杠杆在微电网储能配置中的作用,提升多微电网储能充放电的协调性,提出一种基于主从博弈的多微电网储能容量优化配置方法。配电网作为博弈主体,考虑价格杠杆对微电网储能充放电行为的影响,以配电网运行成本最低为目标对电价进行调整,下发给博弈从体。多微电网为博弈从体,考虑运行策略对容量规划的影响,以各微电网年化总成本最低为目标,建立微电网储能容量双层优化配置模型,确定对应电价下微电网的最优储能容量及运行策略。IEEE33节点系统算例分析表明,通过价格杠杆对微电网的储能容量进行优化配置后,既提高了微电网自身的收益,又减小了配电网的运行成本。     

计及重要负荷的工业光伏微电网储能优化配置

工业光伏微电网配置储能时需考虑其负荷特性,在保证供电可靠性的前提下最大化提升光伏利用率。在详细分析工业重要负荷的运行特性和启动冲击特性基础上,结合工业分时电价机制,给出了适合工业微电网的储能系统充放电策略。进而以光伏利用率最大和年净利润最大为目标,构建了工业光伏微电网的储能容量优化配置的多目标优化模型,并采用NSGA-II算法对所建模型进行求解。将优化方法应用于广东某实际工业光伏微电网中,结果表明经过优化的储能系统可在离网情况下保证系统中重要负荷的稳定运行,在并网运行时促进光伏的就地消纳。     

配电网络公共储能位置与容量的优化方法

在含有分布式电源的配电网中为储能选取合适的位置和容量,可以有效地减少储能投资,优化整个电网的经济效益。为此,提出了一种储能容量和位置优化方法,在现有文献方法的基础上增加了容量修正环节,能够在达到相同目标的前提下降低总成本,迭代收敛更快。首先,建立了储能位置与容量的优化模型:以整个电网总成本最小为目标,以储能充放电功率、容量及所在位置节点为优化变量,约束条件考虑了荷电状态(SOC)限制及充放电功率、电压上下限;然后,给出了采用遗传算法求解模型的步骤;最后,对IEEE 33节点配电网的算例验证结果表明,与传统方法相比,在优化后得到同样的储能位置时,所提方法得到的储能容量更小,且电网总成本更低。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

考虑随机特性的独立微网储能裕度计算方法

依据含储能设备的独立微网的功能和运行特性,提出微网储能裕度的概念及考虑随机特性的微网储能裕度的计算方法,以便对微网负荷承载能力进行量化评估,并使微网在满足系统可靠性要求的同时合理调节储能设备的充放电。针对风电、光电及负荷的随机特性,在日前预测的基础上,建立考虑预测误差的风电、光伏出力和负荷的概率模型。提出一种基于场景生成和削减技术、储能设备充放电优化技术和弦截法的考虑随机特性的储能裕度计算方法。以某微网为例,验证了所提方法的有效性和准确性,并对蓄电池容量、出力限制和初始荷电状态等可能影响储能裕度的因素进行了分析。