考虑削峰填谷的电气化铁路混合储能系统容量优化配置

随着我国电气化铁路的快速发展,能耗问题日益突出,极大影响了铁路的运营效益。为提升铁路的经济效益,通过混合储能系统实现再生制动能量的回收利用,在此基础上,提出了一种考虑削峰填谷的电气化铁路混合储能系统能量管理策略,通过控制储能的充放电阈值实现对铁路负荷的削峰填谷。基于此能量管理策略建立电气化铁路混合储能系统全寿命周期的经济性优化模型,以储能充放电阈值与容量配置参数为优化变量,以全寿命周期的最大净收益为优化目标,对混合储能系统经济性进行优化。采用改进的粒子群优化算法求解具体算例。通过算例分析与方案对比,验证了所提方法的有效性。     

考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置

园区综合能源系统是用户侧多能源耦合与供应的典型形式,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)则是实现多种能源间耦合互补关系的重要应用,而目前的园区综合能源系统规划研究并未考虑IDR的应用。为了进一步激发园区综合能源系统中的多能互补特性,提升规划的灵活性和经济性,文中提出了一种考虑综合需求响应的园区综合能源系统优化配置模型,其在建立PIES内部各能量转换设备和能量存储设备数学模型的基础上,以包含投资、运行、维护和IDR成本的全寿命周期成本最小为目标函数进行建模,考虑了设备运行、功率平衡以及IDR的约束条件。以某热/电耦合商业园区综合能源系统为例进行算例分析,并在MATLAB平台上调用CPLEX求解器对所提模型进行求解。算例分析结果表明,考虑IDR的园区综合能源系统配置结果相比不考虑IDR而言,具有"削峰填谷"作用,可以更好地发挥园区综合能源系统多能互补特性,降低了园区综合能源系统的全寿命周期成本。     

考虑需量管理的用户侧储能优化配置

随着能源互联网的不断发展,分布式储能使用需求日益增长。基于用户侧电能管理,提出一种考虑优化负荷特性的储能系统规划和调度综合优化模型。在两部制分时电价的背景下,以用户侧储能系统全寿命周期内总的净收益为外层目标函数,综合考虑了储能削峰收益、峰谷套利收益、全寿命周期成本等因素;以储能系统日调度周期内收益为内层目标函数,研究用户侧储能系统各时段充/放电值的优化。结合工程实际,通过遗传算法和混合整数线性规划求解双层优化配置模型,算例测试比较了锂离子和铅炭两种电池的额定容量/功率配置、削峰率和净收益,分析了负荷曲线特性、储能单位成本和能量转换效率储能成本对于经济效益的影响,为用户侧储能系统的优化配置提供建议。     

用户侧综合能源系统中能源储能优化配置模型研究

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决现今能源领域问题的有效方案,气、电、热、冷等多种形式的储能作为IES的重要组成部分,在其中扮演着重要角色。提出一种广泛适用多种IES架构的综合储能优化配置模型,并对模型的通用性进行分析。首先,建立用户侧IES的通用模型,可涵盖IES的各种具体架构;其次,在用户侧IES通用模型的基础上建立综合储能优化配置模型,使配置模型可适用于多种IES架构。模型以系统寿命周期内的等年值总成本最小为目标,决策各种储能的配置容量和功率;最后,以某商业建筑IES为研究对象进行算例分析,并对优化配置模型在其他场景中的通用性进行分析,结果表明:所提模型可以应用于多种架构的IES,解决不同场景中综合储能的优化配置问题,在使用上具有通用性。     

考虑“风-光-荷-储”联合运行的配电网双层规划方法

分布式电源与储能系统在配电网中的应用是当前研究的热点。提出了一种风机、光伏电源、储能系统在配电网中的双层规划模型。上层模型以投资、运维费用为优化目标,同时考虑区域的购电费用及网损费用,完成风机和光伏电源的容量配置;下层模型提出了一种储能系统削峰填谷的运行策略,基于该策略完成储能系统的选址定容工作。针对以上模型,提出以下求解方法:基于遗传算法求解上层模型,并通过K均值聚类方法对比研究输入数据序列长度对规划结果的影响,通过帕累托分析研究了投资运维费用与购电费用及网损费用的关系;使用YALMIP工具箱完成储能系统运行策略的求解,进而完成储能系统的选址定容工作。最后,通过IEEE-33节点标准配电系统仿真验证了所提模型在风机和光伏电源以及储能系统规划方面的有效性,结果显示所提储能运行策略具有良好的削峰填谷效果。     

考虑电热混合储能的多能互补协同削峰填谷策略

针对电网峰谷负荷波动日益严峻的问题,从负荷侧多类型能源深度耦合的角度,提出将电热互补混合储能系统应用于园区削峰填谷控制.基于电化学储能与相变储能系统电-热联合运行模型,综合考虑净负荷方差及运行成本的多属性决策目标,提出含电热混合储能系统的园区削峰填谷策略.并利用随机波动模型对园区负荷进行预测,分析所提策略应对负荷波动的抗风险能力.基于深圳商业园区的算例分析表明,电热混合储能系统能够在保证满足用户热需求的前提下,充分利用电化学储能灵活双向功率控制和相变储能长时间尺度调节能力,有效提升园区削峰填谷效果及运行经济效益.     

基于可变寿命模型的电池储能容量优化配置

针对电池储能(BESS)在实际运行过程中的使用寿命变化特征,建立BESS的可变经济使用寿命预测模型。基于电力系统中电池储能系统的静态功能(即削峰填谷),提出基于可变寿命模型的电池储能容量规划模型。该模型以系统净收益最大为目标,合理评估了电池储能承担调峰功能的能源节约效益、环保效益以及容量替代效益,并综合考虑了放电深度对电池使用寿命的影响。以IEEE RTS-96系统为例,对电池储能系统容量优化配置进行研究,仿真结果表明了所提模型的有效性。     

面向综合能源配电网的储能系统优化配置方法

为延长缓和甚至取消输配电设施改造升级的需求,构建面向综合能源配电网的储能系统模型,将储能配置与系统运行优化结合起来。基于模型预测控制思想,结合内燃机、余热锅炉和燃气锅炉,通过滚动优化和反馈校正,实现配电网台区侧热系统的经济运行。以储能设备生命全周期总投资成本最低作为优化的目标函数,发挥储能设备削峰填谷、平滑负荷的作用,协调优化以获取更好的经济效益和配电网稳定性。通过对不同季节典型日调度优化情况的分析及与无储能系统的比较,验证该配置策略的有效性。     

计及综合能源系统全寿命周期碳排放和碳交易的电转气设备和光伏联合优化配置

综合能源系统(IES)能够提高能源利用效率,合理配置低碳设备可有效降低碳排放,促进碳中和.提出了一种计及IES全寿命周期碳排放和碳交易机制的电转气(P2G)设备和光伏(PV)容量联合配置方法.对基于某分布式能源站的IES进行设备建模,构建了IES全寿命周期碳排放模型,给出了P2G设备和PV的全寿命周期碳排放计算方法;以基于阶梯罚金机制的碳交易成本、含用水成本和考虑分时电价的购能成本以及设备成本之和最小为优化目标,建立了P2G设备和PV的联合优化配置模型.基于某分布式能源站的实际参数进行算例分析以验证所提方法的正确性和有效性,并探讨了碳交易机制对优化配置结果的影响.     

面向经济评估的电池储能系统工况特征量嵌入性研究

储能系统的投资过程主要包括初始购置、运维和置换三个阶段,不同的应用工况将对电池储能系统的寿命衰减速率产生差异化影响,进而影响其成本投入过程,也是储能系统经济评估中的必要考虑因素。面向储能系统的经济性动态评估,首先定义温度、倍率、放电深度(Depth of Discharge, DOD)、充放电频次等作为储能工况特征量。基于工况特征量与电池寿命损耗之间的关联关系,建立了计及工况特征参量的储能系统出力模型和成本模型。基于全寿命周期成本模型(Life Cycle Cost, LCC)和遗传算法,分析了工况特征量在储能成本评估中考虑的必要性及其影响程度。最后,在平抑光伏波动和负荷侧削峰填谷两种工况下展开算例分析,验证了在储能规划过程中考虑工况特征量的必要性。该研究将为储能规划阶段的经济性评估提供理论依据与数据基础。     

计及电转气的电–气互联综合能源系统削峰填谷研究

作为未来能源利用的重要形式,电–气互联综合能源系统同样受到高渗透率新能源的威胁。电转气技术的能量转换和时空平移特性为新能源消纳和负荷削峰填谷提供了有效途径。提出一种削峰填谷模型,通过电转气和燃气轮机协调作用平滑电–气互联综合能源系统净负荷曲线,并兼顾系统运行的经济性。算例采用修改的IEEE39节点电力网络与比利时20节点天然气网络耦合系统,分析比较4种场景下的风电消纳能力、净负荷波动情况和系统运行成本,验证了电转气和该文所提削峰填谷模型能够有效平抑净负荷波动并提高系统风电消纳能力。最后分析削峰填谷目标的经济折算系数对削峰填谷效果的影响。     

计及节煤效益的储能系统容量优化配置

电网中储能系统的优化配置研究具有工程应用价值,为了量化配置储能系统后的节煤效益,探讨了电网配置储能,通过削峰填谷,改善发电侧机组运行特性获得的节煤效益,提出了单位储能日节煤量的概念。同时,综合分析了储能延缓配电网升级效益、减少网损效益、低储高发套利等方面的经济价值,并考虑了蓄电池储能系统投资成本、运行维护及处置成本,构建以年净收益最大为目标函数的蓄电池储能系统优化配置模型。最后,通过优化算法对模型求解,确定储能系统容量。算例分析表明,电网配置储能通过削峰填谷能够创造较好收益,并在一定程度上降低煤耗,实现节能减排。     

基于增强烟花算法的移动式储能削峰填谷优化调度

移动式储能技术的发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。基于移动式储能系统提供充放电服务的时空灵活性,提出一种综合考虑削峰填谷可靠性与经济性的双层优化调度方法。首先,建立移动式储能削峰填谷双层优化调度模型,上层以等效负荷标准差最小和净收益最高为优化目标,旨在减小负荷峰谷差,同时实现价格套利;下层以网损最小为优化目标,确定移动式储能最优调度策略。然后,开发适用于移动式储能削峰填谷优化调度的求解算法,针对下层模型的高维非线性特性,提出一种柯西变异与高斯变异相结合的改进增强烟花算法。最后,结合IEEE 33节点配电系统和某地区实测负荷数据进行仿真分析,结果验证了所提模型与求解算法的有效性和可行性。     

计及有载调压的高光伏渗透率配电网储能优化配置

为解决高光伏渗透率配电网功率倒送等问题,合理配置储能系统是有效手段。同时,有载调压变压器作为一种重要调压手段在低压配电网中广泛使用,需要在储能优化配置予以考虑。因此,将储能全寿命周期投资运维成本及购电成本最低作为目标,同时考虑储能系统的充放电损耗、荷电状态和能量存储时间等因素,建立了计及有载调压的有源配电网储能优化配置模型。利用二阶锥规划SOCP(second-order cone programming)对潮流约束进行松弛处理并求解,给出能够适用于含有载调压变压器的分布式能源高渗透率配电网的储能优化配置方案。以浙江省某低压配电网为例校验了提出方法的有效性。     

主动配电网储能系统的多目标优化配置

储能系统在平滑间歇式能源功率波动、削峰填谷、改善电压质量以及提供灵活的功率调节等方面都发挥了巨大的作用。主动配电网能否实现对间歇性可再生能源进行完整消纳以及网络优化运行,在很大程度上依赖于主动配电网的储能系统配置是否合理。文中从削峰填谷能力、电压质量以及功率主动调节能力3个方面建立主动配电网储能系统的多目标优化配置模型,并使用带权极小模理想点法求解该多目标优化问题,避免求解多目标规划问题复杂的Pareto前端曲面,简化了问题求解的复杂度。最后,通过算例验证了所提模型及其求解方法的有效性。     

计及天然气管网压力能发电的IES优化调度

针对天然气管网压力能利用率低及各能源负荷波动导致能源系统不稳定等问题,提出考虑天然气管网压力能发电技术的电-热-气综合能源系统(integrated energy systems,IES)优化调度方法。首先通过?分析法建立天然气压力能发电模型,然后基于天然气管存调控技术提出一种准动态压力能发电模型;结合能源设备模型,构建了天然气管网压力能与电、气、热相结合的IES架构。并通过分时电价的激励,达到电力负荷的削峰填谷以及系统的经济运行。引入算例,分析比较3种场景下系统运行成本、系统净负荷波动以及各部分出力,验证了所提调度方法能够有效改善电网负荷波动并降低系统的运行成本。     

计及峰谷平滑效益的需求响应和电池储能系统调度联合优化策略

现有需求响应决策未考虑储能调度等影响因素,电池储能运营商基于固定需求响应结果进行储能调度决策,联合优化结果难以使系统获得最优综合效益。为此,建立了需求响应和电池储能系统调度联合优化机制以及基于联合优化策略的需求响应和电池储能系统调度决策模型。采用基于离散参数规划的线性优化策略,以等步长形式迭代求解非线性优化模型的最优分时电价和最优储能调度策略;建立基于联合优化策略的峰谷平滑效益模型,用于评估电力系统削峰填谷的单位成本。算例分析结果表明,所提需求响应和电池储能调度联合优化策略能有效削峰填谷并提高系统整体的经济性。     

考虑负荷优化控制的区域配电网储能配置

针对分布式电源接入区域配电网对负荷特性的负面影响,综合考虑储能充放电功率约束、运行约束以及配电网潮流平衡约束,建立了储能系统优化配置模型。以"削峰填谷"和"平滑负荷"分别作为负荷控制目标。针对"削峰填谷"提出控制负荷峰谷差、控制负荷方差以及控制负荷率3种优化策略,针对"平滑负荷"提出控制负荷变化量、控制负荷变化平方量以及控制负荷变化率3种优化策略,并结合储能系统的成本优化,利用两阶段粒子群算法进行模型求解。最后得出,控制负荷方差对于"削峰填谷"最有效,控制负荷变化平方量对于"平滑负荷"最有效。此外,得出不同储能充放电功率约束下负荷特性的优化趋势和储能容量最优配置变化趋势,为储能系统配置提供了有效参考。     

电池储能系统参与电网削峰填谷实用算法

为使电池储能系统简单有效参与电网削峰填谷,提出一种电池储能系统参与电网削峰填谷功率优化模型以及电池储能系统参与电网削峰填谷实用算法。该算法充分考虑电池储能系统实际约束,并能实用方便的规划电池储能系统充放电时间段及充放电功率。通过实例分析,该算法简单、实用、可行。     

不同电价下含储能系统的微电网经济调度

为了验证不同电价下储能技术的削峰填谷及其在电力系统经济调度中的作用,对含有储能的微电网进行建模分析。建立了含有风机、光伏电池、热电联产系统、燃料电池、燃气锅炉及储能系统的并网型微电网结构,在充分考虑电力市场分时/实时电价的条件下,优化了计及设备维护成本、售热收益和微电网与大电网之间的电能交互成本等的经济模型,并采用混合杂草蝙蝠算法对所提模型进行了优化。以2种电价下不含储能系统的微电网经济调度模型作为对照,通过具体的微电网实例优化了冬季典型日负荷下各微电源的最优机组出力和最佳运行成本。仿真结果验证了所提算法和模型的有效性：储能能够在电价引导下对网内电负荷削峰填谷并降低微电网运行成本;同时,不同电价政策对微电网总运行成本及储能作用的发挥影响不同。