远洋海岛群可再生能源消纳装置定容研究

远洋海岛所在海域风、光、波浪能等可再生能源资源丰富,周边暗礁、沙洲等无人岛礁密布,浅水礁盘宽阔。若能协调开发岛群资源,实现优势互补,将为远洋海岛发展提供强大助力。着眼远洋海岛未来发展需要,引入区分岛屿功能定位、能量联动、多岛联合发展的创新发展模式,可为远洋海岛发展提供多重物资能量支撑。在资源岛支撑负荷中心岛物资能量需求的模式下,对资源岛利用制淡装置和蓄电池储能装置经济消纳可再生能源进行了容量配置研究,并利用寻优算法得出最优容量配置方案。在总成本最小的情况下可实现充分利用资源岛可再生能源且能较好地满足负荷中心岛物资能量需求。     

基于概率图像灰度比对算法的远洋海岛可再生能源机组配置方案优选策略研究

由于远洋海岛无法获得大陆主电网的支持,且其常规机组的燃料补给线超长,传统发电配置方法并不能直接适用于对远洋海岛可再生能源发电机组进行配置和方案优选。对此类远洋海岛而言,储量丰富的可再生能源应作为建设绿色海岛能源供应系统的主要依托。该文基于全清洁化远洋海岛能量供给系统的拓扑特性与基本框架,并计及远洋海岛自然环境和功能定位,分别建立契合海岛可再生能源出力及负荷短时间尺度波动规律的概率模型。在此基础上提出的基于归一化积相关算法(normalized product correlation,NPROD)能有效支撑长时间尺度基础负荷、并能实现海岛能量供给系统出力/电量—负荷最佳匹配的可再生能源机组配置方案优选策略。最后,通过算例仿真验证所提配置方案优选策略的合理性和优越性。     

资源富集岛蓄–氢–冷联合可再生能源消纳系统设计及调度策略研究

远洋海岛的和平开发与利用在我国的海洋战略中占有极其重要的地位。对于远洋海岛中需要通过船运对负荷中心岛进行能量支援的资源富集岛而言,其离岸可再生能源消纳设备(renewable energy absorption facility,REAF)的高效运行至关重要。针对此问题,该文设计兼顾蓄–氢–冷多能源形式的制氢装置,有效提升了REAF系统能源吸收效率;同时,基于快速决策树剪枝算法及强化学习式蒙特卡洛算法设计包含蓄–氢–冷的REAF系统的综合调度策略。仿真算例表明,该文提出的决策树快速剪枝算法及改进强化学习式蒙特卡洛算法能够有效提升REAF系统调度策略的能源消纳能力。最后探讨进一步提升基于这2种算法的REAF系统调度策略性能的路径。     

远洋海岛群综合能量供给系统

在国家的整体安全战略中,远洋海岛(群)作为维护国家海防和海洋权益的重要支点和平台,具有特殊的地缘战略意义。可靠的能量供给是远洋海岛(群)发展建设的动脉,而目前已有研究大多针对近海海岛,对远洋海岛缺乏相关理论与方法。因此,首先探究了海岛电网研究的现状,分析了其应用于远洋海岛(群)的限制与缺陷;进而提出了充分利用海岛丰富的可再生能源,实现海岛群整体资源的优化配置与可持续发展的远洋海岛群综合能量供给系统,打破了海岛电网孤立发展的格局,将海岛群作为一个整体通过独创性的储电(换电)船舶进行"互联";然后分析了该系统具有的内涵与特征;提出了构建远洋海岛群综合能量供给系统所需的关键技术,并给出了储电船舶设计与运行分析算例,以期为我国远洋海岛(群)的开发与建设提供参考。     

含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置

利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此,针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统储能,同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿,并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化,提出了考虑负荷响应的含风/光/抽水蓄能的海岛微网优化配置模型,并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性,家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率,以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。     

基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度

为保障海岛式多能微网的高效运行,提出一种基于综合需求响应的海岛式多能微网优化调度模型.该模型利用多能网络的需求侧替代作用,配合激励型和价格型用户建立综合需求响应模型,结合电、氢、热多能网络的全可再生能源利用模式,建立了对外供能的开放式氢储能与热储能系统、光热发电系统、电网主动管理措施和可逆高温固态氧化物燃料电池等可控单元的数学模型,并将模型线性化处理为二阶锥优化模型,提高求解效率.通过算例验证了该模型的有效性,得出氢热混合储能不但可最大化发挥源侧的风、光、热互补特性,还可改善用户侧的综合需求响应效果,提高综合能源利用效率,使综合运行成本大幅降低.     

孤立发电系统参与电力市场的模式探讨

独立海岛群中可再生能源资源的最大化开发利用对远洋海岛的可持续发展至关重要。合理的开发模式应为政府搭建电力基础设施,构建合理的市场架构,吸引多元化主体投资建设运营。为此,构建了包含售电方、购电方及独立系统运营机构的独立海岛电力市场运营架构,并考虑到岛群内相当一部分海岛不具备与负荷中心岛敷设电缆(无线资源富集岛)的现实困难,提出一种多功能船舶运营商与无线资源富集岛合作的孤立发电系统参与电力市场的模式。基于上述架构和模式建立了相应的双层决策模型、日前市场统一出清模型。以我国南海南沙的岛屿群为背景,算例仿真结果表明,所提运营模式可以在保证社会效益最大化的同时提高资源富集岛发电主体收益,验证了孤立发电系统参与电力市场的可行性。     

基于可再生能源接入海岛直流微电网的探讨

海岛具有丰富的可再生能源,其开发和利用可给海岛带来多方面的益处。海岛微电网系统能有效地解决海岛能源缺乏、实现分布式能源可靠接入大电网、实现可再生能源的规模化利用以及更好地利用海岛的能源优势。首先介绍大容量并网型海岛和偏远孤立海岛的微电网组网方式,然后依据系统控制的复杂程度、运行稳定性等因素进行对比分析,得出分布式发电直流微电网系统更有优势的论断,最后设计了海岛直流微电网分层控制方案和保护方案。海岛直流微电网系统具有极高的商业推广价值。     

含风光柴蓄的电动汽车充电站容量优化配置方法

多能源互补的复合充电站模式是解决海岛电动汽车充电问题的有效途径之一。根据海岛地区能源结构特点,提出了考虑投资运营成本和可再生能源利用率的功率分配方案。以油机发电功率、蓄电池组电量、风机组功率、光伏机组功率、系统各部分功率平衡为约束条件建立数学模型,选用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-II对所构建的模型进行求解。结合具体的算例,获得多组帕累托最优解;选取多组典型优化方案,进行功率平衡分析,验证所构建数学模型的有效性,为多能源复合电动汽车充电站的建设及运营管理提供理论依据和技术支持。     

远洋海岛群微网经济性电源规划方案研究

远洋海岛群远离大陆,无法从大电网获得功率支持也不具备常规发电条件,需要规划符合实际的分布式电源优化配置容量。综合利用电气学科和控制科学的学科交叉理论,研究基于粒子群算法的微网分布式发电多目标优化问题。首先构建了分布式电源的功率外特性模型,以经济成本(纳入环境效益)和供电可靠性(以失负荷率为指标)为优化目标,考虑储能装置和柴油发电机组的调度优先级别,利用多目标离散粒子群算法优化设计2种控制策略下的风机、光伏和储能装置配置容量。针对南海某岛屿进行算例仿真,结果表明所得的配置结果在满足约束条件的前提下可实现远洋海岛群微网的经济性和可靠性的要求。     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

考虑运行维护需求的海上风能与波浪能联合发电非同期规划

随着海上风电的规模化发展,海洋多能综合利用被广泛关注.在双碳战略背景下,探索在海上风电场内增设波浪能装置的可行性意义重大.提出一种考虑运行维护需求的海上风能与波浪能联合发电的非同期规划模型与优化方法.考虑海上风电场停机检修的用电需求,在现有海上风电场内增设波浪能发电装置;分析海上风机位置、运行维护及船只靠泊防撞等工程需求,优化波浪能装置布局.评估海上风能与波浪能的联合布置方案,最终得到综合考虑经济性、可靠性的优化方法.算例研究结果表明,采用联合发电的规划模型与优化方法可在保证联合发电可靠性的同时,有效提升联合发电经济效益及风机运行维护的便利性.     

极端天气事件对新能源发电和电网运行影响研究

风电和光伏发电极易受极端天气的影响而出现大规模停机和出力损失,严重时可能威胁电网安全稳定运行。针对极端天气事件对新能源发电和电网运行的影响开展研究。首先从新能源发电的角度阐述了极端天气影响新能源的机理。然后基于海量风电机组和光伏发电单元的运行数据,对寒潮、大风、降雪、沙尘等几类极端天气条件下新能源发电和电网运行情况进行深入分析。最后从电网调度运行的角度提出保障极端天气条件下电网安全稳定运行的建议。     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。     

计及无功裕度的配电网两阶段无功优化调度策略

为了解决高比例可再生分布式电源(renewable distributed generation,RDG)接入配电网后各类可调资源的协同调度和时空耦合问题,提出了计及动态无功裕度的两阶段配电网无功优化调度策略。利用Copula理论建立考虑风光不确定性和相关性的预测模型,第一阶段综合考虑电压偏差、运行成本和动态无功裕度3个指标建立日前多目标优化模型,第二阶段在短时间尺度上进一步利用连续调节装置应对风光波动性,在充分协调配电网中可调资源的同时实现快慢时间常数各异的无功调节装置差异化管理。最后在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真,结果表明所提协同优化策略能够提高系统的安全经济效益,验证了风光相关性对系统的影响。     

基于GIS-MCDA的蒙古国可再生能源资源评估方法研究

为准确评估可再生能源资源开发潜力,提出一种基于地理信息系统(GIS)和多标准决策分析(MCDA)的资源评估方法,构造GIS支持的多标准决策分析模型。在考虑资源条件、地形坡度、离城镇距离、离路网距离,以及离电网情况等多重因素下,结合GIS空间分析和多标准决策方法,对可再生能源开发场站影响因素进行决策分析,从技术和经济可开发潜力两方面给出资源评估总体流程和方法。结合蒙古国实际的风速、太阳辐射度和其他空间数据,对蒙古国风能和太阳能资源潜在开发区域进行评估,得到风电和光伏场站建设的空间适宜性分布地图,验证了所提出方法的可行性和有效性。研究结果表明,蒙古国风电开发适宜区域潜在可开发的风资源高达21.7 GW,覆盖面积约为4340 km2;光伏场站开发适宜区域潜在可开发的太阳能资源约为483.7 GW,覆盖面积超过12000 km2,具备大规模可再生能源开发潜力。同时,对比适宜区域的风电和光伏开发项目LOCE,可以看出在中短期内风电较光伏更经济,但长远来看,随着光伏组件和系统平衡的改善,太阳能光伏LCOE会下降至与风力发电相同的水平。     

多样化柔性负荷深度互动下的虚拟电厂分布鲁棒购售电策略

随着当前电力改革以及电力市场的不断推进,虚拟电厂的发展已成为其重点组成部分,也是市场交易复杂因素的主要集中部分,其中柔性负荷和清洁能源给虚拟电厂带来了巨大的挑战。考虑不同类别用户柔性负荷的运行特性差异,分别对工业负荷、商业负荷和家用负荷进行了特性分析并建模,充分调动虚拟电厂内部的一些可控资源进行互动,并结合风电、光伏、燃气轮机(gas turbine,GT)运行特性,建立了考虑多样化柔性负荷深度互动的虚拟电厂购售电优化模型。此外,随着清洁能源的发展,针对风电、光伏所带来的不确定性挑战,提出了基于场景数据驱动的两阶段变量的分布鲁棒虚拟电厂购售电优化计算模型,再利用列与约束生成算法求解,算例分析验证了该优化模型的有效性。     

信号塔风光互补供电系统的应用设计

风力发电和光伏发电由于具备清洁污染小可再生等显著优点,近年来成为研究的热点.我国地域广阔,有着丰富的风能资源和光照资源,但由于风向大小以及光照强弱的不确定性,太阳能发电和风力发电单独的供电系统不能满足多方面的需要,因此风光互补供电系统就成为野外设备最佳的供电电源.大力研究风光互补发电技术,对缓解能源紧张减小环境污染解决...     

风光储联合发电系统储能容量对有功功率的影响及评价指标

风力发电、太阳能光伏发电以及储能的技术特性、容量配置及控制策略对联合发电系统总有功功率特性有重要影响。分析了风光储联合发电系统的结构特点、数学模型和技术特点,提出了一种储能单元充放电优化模型,该模型以有功功率波动最小为目标函数,其约束条件考虑了每个步长的储能初始容量和储能充放电控制策略。根据该模型,提出了衡量风光储联合发电系统有功功率波动的3个指标,并结合评价风光储联合系统供电可靠性指标,综合评价总输出功率特性,通过Matlab编程进行了实例验算,分析了有功功率特性随储能容量配置方案的变化趋势及各指标的意义。     

含非粮生物质发电的微网动态经济调度

非粮生物质能能效优势明显,是未来重要的电能生产方式。文中主要对广西农村地区的非粮生物质发电特性和条件、负荷特性进行了统计分析,构建了沼气发电和蔗渣发电的数学模型;依据夏季和冬季不同的气候特点,考虑并网和孤岛两种运行方式,提出了包含光柴非粮生物质发电的微网动态经济调度模型。该模型在计及国家对可再生能源补贴价格的基础上,以发电成本最小以及联络线功率偏差最小为目标函数,其中夏季以沼气发电和光伏发电为主电源,冬季以蔗渣发电为主电源,柴油发电起到负荷备用的作用。算例结果表明,该模型可以全面评估分布式电源的经济性以满足用户多样化优化需求,为非粮生物质能源丰富的农村地区提供独立微网解决方案。