计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

基于情景分析法风电场中储能系统经济调度

为保证电网安全、稳定、经济运行,储能系统在电力系统中得到了广泛应用,通过调控其功率及运行状态,可提高电网各个环节的灵活性,实现电网经济调度。本文首先综合考虑储能系统功率、容量、状态维持时间、爬坡速率等约束条件及风力发电机组出力、开停机时间等约束条件,建立储能系统的稳态模型与机组组合调度模型,并对风电出力进行预测,采用情景分析方法,以电力系统中总发电成本最小为优化目标,实现风电上网情况下含规模化储能系统电网经济有效运行。并通过实际算例分析储能系统对风电机组开停机、出力的影响及储能对接纳风电的作用,达到平衡风力发电机组承担负荷分布、降低发电成本的目标。     

储能系统改善大规模风电场出力波动的策略

针对利用储能提高风电对其并网系统的友好性,给出了一种基于储能平抑风电出力波动的策略。对大规模风电并网的某区域电网负荷与风电出力的数据进行了统计分析,得到负荷和风电出力的时域分布规律,提出了利用储能系统协调风电场有功出力与其并网系统负荷功率波动的策略,并建立了相应的数学模型。基于电力系统分析软件DIgSILENT-POWER FACTORY13.1进行了仿真验证,结果表明利用储能改善后的风电有功出力,能够追踪负荷曲线的变化规律,并网风储合成出力对电力系统可以起到"削峰填谷"作用,储能以较低的成本提高了风电对其并网系统的友好性。     

规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。     

基于时序仿真和GA的风储系统储能容量优化配比

鉴于风储一体化系统中储能容量是影响风电并网系统综合技术经济性能的关键因素之一,提出了基于时序仿真原理和GA算法相结合的协调风电有功功率与其并网系统负荷功率波动的风储一体化系统中储能容量优化配比新方法。根据电网日负荷分布的规律性与风电场出力的随机性,构建了协调风电有功功率与其并网系统负荷功率波动的储能充放电控制策略数学模型;在此基础上,以储能容量最小为目标,考虑储能装置充放电效率、荷电状态与风储合成出力目标等因素,构建了基于时序仿真原理的风储一体化系统中储能容量优化配比数学模型;进一步,采用GA算法对上述时序仿真模型求解。最后,以新疆某风电并网系统实际运行数据对上述风储系统中储能容量优化配比方法进行仿真验证,结果表明:在确保风电出力对系统不构成威胁的情况下,风储功率配比≤8:1,储能系统持续最大持续充放电时间≤1.2 h,较好地兼顾了系统的技术与经济性能。     

考虑储能的地区电网有功和电压联合控制策略研究

由于分布式新电源的间歇性和波动性,地区电网的功率波动和电压波动问题凸显。为解决这一问题,本文提出一种考虑储能设备的联合控制策略,首先建立以电网功率波动最小为目标函数的数学模型,然后通过改进粒子群算法进行求解,以此来控制储能的出力,使得地区电网的功率波动最小,并通过储能系统荷电状态反馈控制,保证储能设备不会过度充放电。通过潮流计算得到风电接入时母线的电压波动,选取波动较大的时段,在该母线上进行离散无功补偿,进一步对电压波动进行调节。最后通过IEEE14节点算例进行仿真,在电网中接入风电和储能装置,同时在风电接入母线配置离散无功补偿设备,在完整的一个调度周期内,对比储能不出力和不采用离散无功补偿策略情况下的功率波动和电压波动,表明联合控制策略的有效性。     

储能系统平抑风光发电出力波动的研究方法综述

风电、光伏发电出力受到气候、地形等自然因素的影响,出力具有间歇性、波动性、随机性的特点,对电网接纳风光发电出力造成很大影响,不利于电网的稳定。储能技术的发展为解决风光发电出力波动提供了可能。文章介绍了储能平抑风光发电出力波动的基本原理,阐述了平抑风光发电波动时储能系统控制方法的研究现状,归纳并总结了现有各类方法的异同。     

储能系统对间歇式新能源电站并网特性的影响分析

针对风电和光伏为代表的新能源电站有功出力波动给电网安全稳定带来的不利影响,给出了利用储能系统平滑间歇式电源有功出力的解决方案,并基于DIgSILENT PowerFactory,建立风光储混合新能源电站模型,对其并网运行特性进行研究。结果表明,储能系统可有效平抑风光联合出力的波动,提升有功功率的可控性,改善电能品质,且对于新能源电站低电压穿越能力的提升具有积极意义。     

基于频谱分析和滑动平均滤波的混合储能容量配置方案

以风电为典型的可再生能源由于其随机性和间歇性的特点,其入网功率波动大,为减小并网时对电网造成的冲击,文中研究一种混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)来平滑风电出力波动,使入网波动符合并网规范。基于傅里叶变换对风电原始数据进行频谱分析并得到符合风电接入电网规范的理想目标输出,将两种功率的差值做为混合储能系统的补偿功率,再由滑动平均滤波方法分配混合储能中蓄电池和超级电容器的功率补偿量,考虑并网波动、充放电效率和荷电状态来确定蓄电池和超级电容器的额定功率和容量,在计及蓄电池损耗的基础上,考虑储能折旧和维护因素,计算混合储能系统的配置成本。最后算例表明混合型储能比单一型储能配置成本更低,更具有经济性,验证了该方法的可行性。     

基于风电场功率波动与限风特性的混合储能容量配置方法

我国风电并网规模逐年增大,高渗透率下的风电功率波动威胁电网的运行安全,同时电网调节能力不足导致"弃风限电"问题升级。在风电场配置混合储能系统可有效平抑功率波动并缓解弃风问题。基于风电场功率波动与限风数据的统计特性,分别确定功率型储能系统所需平抑的波动分量和能量型储能系统多场景工作划分原则。提出一种综合考虑风电功率波动平抑效果、减少弃风的经济效益与储能工程总投入成本的混合储能系统优化配置方法。最后通过算例分析表明,此方法可确保风电场最大功率波动10 min不超装机容量15%的前提下有效减少弃风,且收获较好的经济效益,从而验证其有效性与经济性。     

基于小波变换与机会约束规划的风电储能容量配置

风电并网存在的功率波动大的问题,会对电力系统的经济、安全和可靠运行带来负面影响,通过对储能系统的控制能够实现对风电场输出功率的平抑.基于风电场历史风电出力数据,采用小波分解得到平抑目标信号,建立了储能系统充放电模型并且制定了储能系统的控制策略.以储能系统的经济性最优为目标进行储能容量配置,为兼顾储能系统的经济性与平抑效果,使用机会约束规划将风电并网输出功率波动量满足并网要求的概率作为柔性约束引入目标模型中,并根据当前时刻并网功率修正未来时刻平抑目标.最后采用遗传算法进行仿真实验完成最优储能容量配置,结果显示,所提出的储能容量配置方法在大幅度降低储能系统经济成本的同时,可以使风电并网功率波动满足并网要求的置信度处于较高的水平.     

电池储能系统用于风电功率部分“削峰填谷”控制及容量配置

为缩减风电输出功率小时级的峰谷差,减小风电功率间歇性、波动性对规模化风电并网带来的不利影响,基于风电功率短期预测技术的小时级风电功率输出指令,提出风电功率部分“削峰填谷”控制策略,利用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）缩减小时级尺度的风电功率峰谷差,并在各时间窗口内将风储合成出力的风电功率波动限制在一定的带宽范围以内;提出基于正态分布的储能功率计算方法,基于电池储能系统优化控制策略,分析电池储能系统实现部分“削峰填谷”控制策略与储能容量之间的关系。仿真实验结果验证该控制策略下储能容量配置的正确性与可行性。     

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略

为了平滑风电场输出功率,降低风电波动对电网造成的冲击,利用能量型储能元件电解槽与功率型储能元件超级电容相结合形成的混合储能系统对风电波动进行平抑。首先对大量时间片段内的储能出力进行概率统计分析,通过并网功率波动率在风电波动限值范围内的概率变化评估风电波动平抑效果,将给定置信水平的输出功率作为混合储能额定功率。在此基础上,通过考虑经济性的自适应滑动窗口算法将混合储能功率分解,进而确定超级电容的额定容量以及电解槽的额定功率,实现了兼顾经济性和波动平抑效果的容量配置。其次,依据超级电容的荷电状态、电解槽额定功率、储能系统总体功率指令制定混合储能系统的运行控制策略。最后结合风电场实际运行数据,仿真验证了所提方法可以实现功率分配、保证储能各元件正常运行,同时有效降低了风电输出功率的波动。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明:所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

Combining the Wind Power Generation System With Energy Storage Equipment

With the advancements in wind turbine technologies, the cost of wind energy has become competitive with other fuel-based generation resources. Due to the price hike of fossil fuel and the concern of global warming, the development of wind power has rapidly progressed over the last decade. The annual growth rate has exceeded 26% since the 1990s. Many countries have set a goal for high penetration levels of wind generation. Recently, several large-scale wind generation projects have been implemented all over the world. It is economically beneficial to integrate very large amounts of wind capacity in power systems. Unlike other traditional generation facilities, using wind turbines presents technical challenges in producing continuous and controllable electric power. A distinct feature of wind energy is its nature of being “intermittent.” Since it is difficult to predict and control the output of wind generation, its potential impacts on the electric grid are different from the traditional energy sources. At a high penetration level, an extrafast response reserve capacity is needed to cover the shortfall of generation when a sudden deficit of wind takes place. To enable a proper management of the uncertainty, this paper presents an approach to make wind power become a more reliable source on both energy and capacity by using energy storage devices. Combining the wind power generation system with energy storage will reduce fluctuation of wind power. Since it requires capital investment for the storage system, it is important to estimate the reasonable storage capacities for the desired applications. In addition, an energy storage application for reducing the output variation during the gust wind is also studied.      

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。     

基于多源融合的船岸供电系统协调运行优化策略

针对岸电系统供电模式由单一电网侧供电变成由风、光、网、储等多源供电,所带来的新能源出力波动,消纳率降低等问题。本文通过构建基于移动储能装置的多源融合岸电协调运行模型,将岸电子系统通过公共母线互联实现闭环运行。提出了岸电分层分布式运行优化策略,首先通过边缘计算技术实现对各分布式子系统的实时就地协调,减小因预测误差,出力波动性带来的弃风弃光问题。其次基于电网的分时电价机制,通过移动储能的“谷充峰放”和“转移消纳”的工作模式实现岸电能源的优化调配技术,达到平抑分布式能源出力波动,提高岸电系统的经济性与可再生能源消纳率的效果。同时也为建立港口岸电系统互联运营的优化平台打下良好的基础。     

考虑风光出力季节性波动的储能容量配置

通过配置储能可以解决高比例可再生能源并网时的弃电和功率波动问题,但现阶段储能成本较高,难以大规模推广应用,且现有研究在进行储能规划时,多聚焦于单一季节下的储能最优容量,而忽视了风电、光伏出力季节性波动对储能规模的影响。为解决上述问题,本文提出了一种考虑可再生能源出力和负荷需求季节性变化的储能优化配置方法。采用等效全循环次数核算储能投资运行成本,并利用期望持续放电时间处理功率和容量的相关性,从储能全生命周期收益和可再生能源利用率的角度对储能的容量和功率进行配置。仿真结果显示,与追求储能收益最大和采用单一典型日进行储能配置相比,本文所提方法能够在保障储能经济性的同时,进一步提升储能对可再生能源的消纳作用。