基于层次分析法的储能配置综合评估技术

针对电池储能技术经济性逐渐提高、储能需求日益增长、部分电池储能技术应用效益性逐步凸显的现状,研究参与用户侧电能管理和需求响应的储能配置综合评估技术。基于层次分析法,提出了技术经济指标下不同储能规模间的标度计算方法,建立了综合评估指标的数学模型。考虑储能容量衰减,分别以投资成本、寿命、净现值、投资回收期、投资回报率等指标为上层目标函数;考虑削峰填谷、需求响应,以储能系统净年收益为下层目标函数,优化储能系统充放电曲线,提出了基于层次分析法的多目标优化模型求解方法。通过实例仿真验证了所提模型和方法的有效性和可行性,结果表明:综合评估指标可针对储能投资者的关注点,整体评估储能项目的可行性,得出综合评估指标最高时对应的储能规模。     

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。     

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。     

考虑最佳期望输出与荷电状态的风电场储能容量优化方法

风电场储能配置成本与功率波动平抑效果相互制衡,而储能容量的最优化则是解决上述问题的重要方式。为此,首先以并网功率目标值偏移量方差最小为优化目标,计算最佳期望输出,消除功率波动平抑输出目标值设定的主观性,并作为储能容量最优化的理论前提。其次,引入储能荷电状态(SOC)参量,基于模糊控制理论,根据SOC和充放电状态适时调整充放电功率,构建储能系统充放电策略,有效抑制过度充放。最后,由SOC关联的惩罚成本与运行成本之和最小建立优化模型,实现兼顾调度决策需求、储能系统运行寿命和经济性的储能容量最优化。利用改进的粒子群优化算法对相关优化问题进行求解。通过山东某风电场实际运行数据进行验证,对比分析结果表明了该方法的有效性。     

考虑能量-调频辅助服务下的用户侧储能经济运行策略

目前用户侧储能的投资回报期一般长达6～7年。为进一步提升用户侧储能经济运行收益,提出一种电能量和调频辅助服务市场规则下的经济运行策略。首先综合考虑峰谷价差套利和参与调频建立用户侧储能经济收益模型;其次,分析电力用户生产运行需求并建立用户侧储能运行约束;基于此,提出用户侧储能的两阶段经济运行策略,在日前给出用户侧储能最优调频容量申报量,在日内基于改进直接前瞻方法滚动优化用户侧储能充放电功率,提高整体运行经济性。最后,仿真结果表明所提策略能够有效提高用户侧储能运行经济性。     

基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型

随着风电、光伏自身成本不断下降,经济性上逐步具有替代火电的条件,同时,随着风电、光伏替代火电规模的增加,系统需要引入储能来应对系统不断增强的净负荷波动。为更加科学地量化评估新能源配置储能替代火电的经济性和规模,首先建立计及电力系统灵活性需求、基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合优化规划模型,以系统总成本最低为优化目标,考虑投资决策约束和运行约束,统筹优化不同成本情景下的电源和储能容量,提出新能源配置储能替代火电的经济性分析流程。其次,基于以上模型方法,优化计算某区域电网高、中、低3种成本情景下的电源和储能容量,并分析不同成本情景下新能源配置储能替代火电的演变过程。最后,提出新能源配置储能不同程度替代火电的条件。     

基于全寿命周期理论的微电网优化配置

本文基于全寿命周期理论,提出了微电网项目全寿命周期框架下的优化配置模型。综合考虑微电网初始投资、运行维护及故障、折旧成本,以及供能、节能环保收益,建立了微电网全寿命周期内的净现值收入计算模型。以全寿命周期内的净现值收入为目标函数,计及分布式电源出力、储能充放电、运行电压和频率、供电可靠性、与主网交换功率等约束条件,建立优化配置模型,并采用粒子群算法进行求解。结果表明:与传统的优化配置方法相比,该方法得到的优化配置方案,能够实现微电网在全寿命周期内的净收益最优,确保投资的最佳经济性,为微电网工程规划和建设提供指导,促进其市场化、产业化发展。     

考虑弃光损失的并网光伏电站储能容量配置方法

并网光伏电站装机迅速发展同时,弃光问题制约着光伏电站的发电经济性。通过配置储能电池,可以缓解光伏电站弃光问题。本文分析了并网光伏电站配置储能后出力特征,提出一种在减少光伏电站弃光应用工况下,以储能系统全寿命周期净现值最大化为优化目标的储能系统容量配置方法,并进行了算例验证。方法可为光伏电站经济运行提供技术参考。     

基于双储能系统的主动配电网储能配置

储能系统可以为主动配电网的运行提供支撑和调节。针对为满足主动配电网安全运行导致的储能损耗较快、成本过大的问题,提出一种基于双储能系统的主动配电网储能优化配置方法。建立两阶段优化模型,第一阶段优化以储能配置总容量最小为目标求解得储能接入位置及充放电策略;第二阶段优化在储能接入位置配置2组相同容量的储能,分别承担充电与放电工作,首先根据第一阶段充放电策略求得双储能系统运行策略,然后在储能循环寿命损耗模型基础上以配电网中储能总年成本最小为目标求得各接入位置储能配置容量。以改进IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明所提储能优化配置方法可以使主动配电网中储能总年成本大幅降低,提升储能经济性。     

基于有序充放电的电池储能系统优化调度策略研究

为储能系统中电池配置合适的运行模式,可有效延长电池的循环寿命并提高储能系统的经济性。以部分电池参与功率分配并轮换使用,协调储能电池放电深度和充放电次数为基础,提出一种储能电池的有序充放电方法。根据可充放电次数与放电深度的关系,得到有序充放电下寿命最大时所对应的功率分配电池个数。通过综合考虑电池使用次数均衡和荷电状态均衡的合作博弈,提出了基于有序充放电的电池储能系统优化调度策略。建立以电池储能系统的运行成本为优化调度的效果评价指标,仿真实例验证了所提策略的有效性。     

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。     

基于LCC的海上风电场主变压器冗余配置经济性对比与分析

海上风电场存在建设投资大、设备故障率高以及运维不便等问题。为寻求建设与运营过程中投资成本与发电可靠性之间的平衡,提出了4种不同的电能传输系统冗余配置方案。以莱州湾某海上风电场工程为例,基于全寿命周期成本(LCC)理论建立了海上升压站主变压器的成本分析模型,并对模型中各组成部分进行分解计算。对比了各冗余配置方案中主变压器的LCC,并对折现率、上网电价以及故障率三个关键影响因素进行灵敏度分析,得出各因素变化区间内的最优冗余配置方案,为海上风电场电能传输系统的冗余配置方案最优选择提供了理论依据。     

基于多主体主从博弈的负荷聚合商经济优化模型

在未来电力市场环境下,针对具有不同利益诉求的主体实现经济优化调度问题,基于电价型需求响应与主从博弈,提出了以负荷聚合商经济效益最大、电动汽车与空调各自用电成本最低、分布式电源运营商经济效益最大为目标的经济优化模型。通过优化负荷聚合商发布的电价信息、调整电动汽车与空调各自用电策略以及改变分布式电源运营商售电策略实现纳什均衡。利用仿真验证了所提模型在优化各主体经济性的同时能有效降低负荷峰谷差,提高新能源利用率。     

基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度

在低碳电力的背景下,需求侧资源逐渐参与电力系统调度,为降低电力系统碳排放提供了新思路。建立了一种考虑碳排放流理论和以碳价为价格信号的需求响应电力系统两阶段低碳优化调度模型。首先,以电力系统经济调度为一阶段优化模型。其次,基于Shapley值碳责任分摊方法,计算出各负荷侧碳责任合理范围并由此提出阶梯碳价定制方法,然后基于碳排放流理论计算出负荷侧碳排放责任情况及碳排放成本。再次,构建以碳价为信号的需求响应低碳优化调度为二阶段优化模型,利用负荷侧调节能力降低总碳排放量,从而降低负荷侧碳排放成本。最后,基于改进的PJM-5节点系统分别对全火电机组场景和含风电机组场景进行算例分析,通过仿真算例对不同场景下系统的碳排放量以及碳排放成本进行了分析。同时,在IEEE-118节点系统中进行验证,结果表明所提出模型合理计算了碳排放责任,有效降低了系统碳排放量,验证了所提模型的合理性和可行性。     

市场模式下光伏用户群的电能共享与需求响应模型

在光伏上网电价低于市电电价的环境下,光伏用户通过集群的方式实现电能共享,可以获得比单独运行更好的效益。为了使光伏用户群内各经济主体能实现有序的电能交易,提出了一种基于光伏电能供需比(SDR)的内部价格模型。在考虑经济性和舒适度的基础上,提出了用户参与需求响应(DR)的效用成本模型。由于内部电价是以各时段光伏用户群内的供需比为基础,用户之间针对电价的需求响应行为可构成非合作博弈,在证明该博弈问题存在纳什均衡解的基础上,提出了分布式优化算法对用户的纳什均衡策略进行求解。最后,通过实际算例验证了所提模型在减少用电成本、提高光功率互用水平上的有效性。     

电动汽车参与电力系统优化调度的谈判策略

以电动汽车为代表的灵活电力负荷参与电力系统优化调度可以改善系统运行的经济性,对于这类负荷电力公司或相关管理机构应给予适当的经济激励。考虑到电动汽车代理商与电力系统调度机构之间的信息不对称,这部分经济激励应该由电力公司和电动汽车车主代理通过谈判来确定。在此背景下,研究了电动汽车代理商与电力公司针对电动汽车参与日前优化调度的谈判策略。首先,建立了计及电动汽车代理商参与系统优化调度的数学模型和电动汽车代理商的充电需求模型。之后,根据电动汽车代理商和电力公司分别对电动汽车参与系统优化调度为电力公司带来的收益和电动汽车代理可能遭受的损失的估计,分别给出了其谈判报价策略和报价调整策略。最后,以修改的IEEE 30节点系统为例,对所提出的电动汽车代理商谈判策略进行了仿真分析,说明了所提方法的基本特征。     

主动配电网协调控制的仿真测试平台

主动配电网技术通过调度分布式电源及储能单元,实现对配电网双向潮流的主动控制,提高了配电网对间歇式能源的消纳能力。完善的监测控制系统是实现主动配电网主动控制的关键。针对控制系统研究其测试平台,以主动配电网协调控制方法为例,通过分析其测试需求,提出了一种基于DIgSILENT的测试平台方案,详细说明了平台接口的实现方法。根据实际的测试效果总结了测试系统的测试时序,并结合示范工程算例的典型场景对控制器和主站进行测试,通过与仿真结果的对比,验证测试平台的有效性。     

基于两阶段优化的风储联合发电系统日前发电计划模式

考虑风电日波动性对常规机组启停的影响,为准确刻画系统运行经济性与风电消纳能力的关系,设计了风电最大出力模式、经济运行模式和运行成本控制模式3种风储联合发电系统日前发电计划模式,提出了不同模式的两阶段优化模型及快速求解算法。第1阶段通过储能系统和常规机组协调调度,实现经济性最优或弃风量最小的目标,第2阶段优化则按照经济调度和"三公"调度的原则分配常规机组和风电场的有功出力。提出快速算法削减了模型的寻优空间,大幅提高了优化模型的求解效率。基于IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所述模型和算法的优越性。     

需求侧响应背景下分时电价研究与实践综述

分时电价作为一种价格型需求响应方式,通过峰谷差价引导用户"削峰"与"填谷",有效抑制负荷波动,提高社会效益,得到了广泛推广。总结国内外开展的TOU研究与实践。论述了基于电能成本和基于负荷响应的TOU价格决策模型,分析了需求侧响应背景下TOU价格制定与时段划分方法及其现状,并着重对用户响应行为分析方法进行了归类分析。总结了国内外TOU执行方式与范围,分析了实行TOU的成本与收益。最后在此基础上,讨论了TOU体系存在的不足,提出了开展TOU的建议与设想。     

基于SMDP的光柴储独立微网能量控制策略优化

考虑含光伏发电装置、储能装置和柴油发电机组的独立微网系统,以提高微网长期运行经济性为目标,研究微网能量管理优化问题。首先对系统的随机动态特性进行建模,即针对光伏发电和负荷变化的随机特性,将微网系统的能量控制建模为半马尔可夫决策过程(SMDP);然后采用随机动态规划算法对最优策略进行求解,得到微网在不同的光伏发电功率、负荷需求、储能荷电状态等级和柴油发电机组运行数量下对柴油发电机组和储能装置的最优控制行动。仿真结果说明了所建随机模型的合理性和优化方法的有效性。