参与调峰的储能系统配置方案及经济性分析

配置储能系统是减少机组调峰负担、增加风电接纳空间的有效手段.该文提出一种储能辅助电网调峰的配置方案.该方案外层模型为优化配置模型,以储能系统净收益、火电机组出力标准差改善量以及新增风电接纳量指标构成多因素优化模型,采用迭代计算的方法得到配置备选集内所有方案的多因素指标,选取最优值作为兼顾技术性及经济性的储能系统配置结果.外层模型各指标依靠内层模型输出参数进行计算,内层模型为优化调度模型,综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本,以系统调峰运行成本最小为目标,优化系统风电接纳量,并得到储能系统充放电功率及火电机组出力.最后,基于某局部电网实测数据,验证了配置方案的有效性,并对储能系统全寿命周期内的经济性进行分析.     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计算不同单位容量成本下的综合效益和投资回收年限.算例表明,小抽蓄单位容量成本不大于6倍传统大抽蓄时,具有经济合理性,初步说明小抽蓄有望解决中国风电消纳问题.     

基于高比例可再生能源的废矿抽蓄电站优化配置研究

发展以风光能源为代表的绿色清洁能源已经成为大势所趋,与此同时,随着国家深入推进煤炭去产能进程,大量煤矿被废弃,废矿治理研究颇受重视。为此,首先设计了废矿抽蓄电站的基本结构,对废矿抽蓄电站的运行功率和不同运行工况进行数学建模。在此基础上,以降低废矿抽蓄电站投资成本、矿区配电网系统运维成本及弃风弃光和负荷缺电的惩罚成本为目标,构建了废矿抽蓄电站的优化配置模型。通过混合粒子群和模拟退火算法,对优化配置模型进行求解。基于改进的IEEE 14节点配电网系统建立测试案例,对比不同场景下废矿抽蓄装机容量和接入节点对目标函数的影响,对优化配置模型和算法的有效性进行了分析和验证,确定废矿抽蓄电站的装机容量和选址等相关参数。     

考虑不确定性的分布式电源多目标优化配置

为保证电力系统经济可靠运行,对独立运行发电系统中的分布式电源容量进行合理地优化配置。首先,考虑风光出力不确定性,建立了相应发电单元的概率模型,基于图论法建立了最优切负荷模型,利用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛法对风光出力进行模拟,采用随机潮流进行计算;其次,以考虑环境效益、网损费用、投资成本的综合经济成本及最优切负荷量为目标函数;最后,采用多目标粒子群算法求解得到最优电源容量配置。计算结果表明,基于分布式电源优化配置模型求解得到的电源容量配置方案保证经济性的同时兼顾了可靠性。IEEE-30节点系统算例表明模型和算法简单有效。     

分布式光伏储能系统的优化配置方法

光伏发电的随机性和间歇性导致资源利用率低,储能具备控制灵活、响应快速的特性,是当前解决光伏并网和提高消纳的有效手段之一。目前,高昂投资成本是制约储能推广应用的关键,文中从成本角度出发研究了分布式光伏系统中储能的优化配置方法。首先,以分布式储能系统的投资和运行成本为目标,同时考虑储能接入位置、配置容量、荷电状态和电网运行状态等为约束条件建立双层优化模型;然后,介绍优化模型求解方法,外层采用遗传算法优化储能配置位置、功率和容量,内层采用粒子群算法结合MATPOWER潮流计算工具优化储能日内运行策略;最后,在Matlab软件中采用IEEE9节点系统验证了优化配置方法的可行性和有效性。     

运行与规划协同的电热氢联供系统最优容量配置研究

在“双碳”目标下，以氢能等零碳能源为主体的综合能源系统高速发展，发挥其运行策略与容量配置的协同优化有利于保障能源供应、提高规划经济性。在此背景下，提出一种运行与规划协同的电热氢联供系统(electricity heat hydrogen cogeneration system, EHH-CS)最优容量配置方法。首先，在构建EHH-CS模型的基础上，通过拉丁超立方抽样与改进K-均值聚类结合的方法，建立不确定性变量的典型场景，实现可再生能源及负荷不确定性的合理刻画。其次，建立EHH-CS容量配置双层联合迭代模型。上层为优化配置层，以日投资净收益最大为目标进行优化配置，下层为优化运行层，以日运行收益最大为目标进行优化运行。并通过粒子群算法进行循环迭代求解，以获得协同最优的运行策略及容量配置方案。最后，以某EHH-CS为例进行仿真验证。结果证明，所提方法促进了可再生能源的就地消纳，有效地均衡了系统的规划成本及运行费用。     

计及经济性和可靠性因素的区域综合能源系统双层协同优化配置

现有的区域综合能源系统优化配置方法在可靠性约束条件下求得经济性最优,容易产生过度投资或可靠性不足等问题,限制了配置方案的可选择性和实用性.为了解决上述问题,该文基于区域综合能源系统状态转移时序性模型,以经济性和可靠性作为优化目标,建立了区域综合能源系统规划与运行相结合的双层多目标优化配置模型.上层规划模型以系统年净成本和综合缺能率最小为目标,采用NSGA-II算法求取配置方案的Pareto最优解集;下层优化运行模型将上层模型确定的配置方案转换为线性约束条件,以系统切负荷量最低和运行经济性最优为目标实现系统的优化运行,采用序贯蒙特卡洛法对运行可靠性进行量化,并将运行成本和可靠性量化值反馈至上层模型.通过某区域综合能源微网系统进行算例验证,分析了不同配置方案经济性和可靠性之间的关系,并通过给出最优解集的方式实现了多目标优化方案的可选择性.     

光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。     

能源互联网中微能源系统储能容量规划及投资效益分析

该文以实现多类型能源的协同优化、微能源系统的运行效益最优为出发点,在包含光伏发电、储能系统、蓄热式电锅炉、冰蓄冷空调、电动汽车的微能源系统的简化模型基础上,对微能源系统中储能系统容量规划和投资效益展开研究。首先为保证微能源系统的各类型能源的生产/消费需求,假设分别为其配置虚拟储能,基于储能系统成本、多种类型能源的生产/消费需求约束及储能系统约束,同时考虑峰谷分时电价、碳减排政策,进行多目标优化求解实现储能容量配置最优,并从投资人角度出发,考虑银行贷款、内部收益率等投资回收相关参数,对储能系统进行投资回收分析。最后结合某微能源系统示范工程,开展新型混合能源系统配置方案的应用验证,旨在探索微能源系统中储能系统的优化配置方案。     

计及多属性综合指标与经济性的电网侧储能系统选址配置方法

针对大规模储能技术在电网侧的多功能应用需求,将网侧储能系统的规划问题分解为两个层次,即储能系统的多点选址和功率容量优化配置。在储能系统多点选址层面,结合储能系统在电网侧的多功能需求及系统稳定性和经济性,基于线路负载率、网损灵敏度、电压灵敏度,计及指标的时序性,构建了多属性综合指标评估模型。在储能系统功率容量优化配置层面,建立了双层规划数学模型,外层考虑延缓输电线路升级收益,减小系统网损收益、储能投资成本和系统运行成本,以配置储能系统的净收益最大为目标,优化多点布局储能系统功率与容量;内层以配置储能系统后的运行成本最低为目标,优化源、储运行曲线。最后基于改进的IEEE 24节点算例验证了所提模型的有效性,为大规模储能技术在电网侧的规划奠定了基础。     

基于分解协调方法的光储系统配置—运行协同优化

以光伏-储能电池系统为研究对象,构建光储系统的配置-运行优化分解协调模型.首先,将考虑储能投资成本与光储系统运行成本在内的综合费用作为目标函数,利用Benders分解方法将模型分解为规划配置主问题和运行调度子问题,然后,通过分解协调优化得到储能电池的最优配置方案与系统的优化运行策略,通过设定光伏消纳率、自给率、内部收益率、动态投资回收期等一系列指标,对模型进行评价.此外,实现了 Benders分解法收敛过程和Bender割集累积过程的可视化,直观展现出容量配置与优化运行的交互作用.基于此,进一步利用K-means聚类分析算法建立了年光伏出力模型,求解长时间尺度上储能电池的最优配置,探讨了分解协调优化模型在中长期尺度下求解的可行性.     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

考虑多类型水电协调的风光电站容量优化配置方法

为减少风光出力波动性造成的弃风、弃光,利用梯级水电和抽水蓄能等不同类型水电之间的调蓄特性,提出一种多类型水电协调参与风光消纳的联合运行策略。考虑多类型水电站出力、水库库容和联络线传输功率等约束,以风光电站投资建设成本、系统运行维护成本及购电成本最小和风光发电占负荷需求比例最大为目标,建立一种多类型水电协调的风光电站容量优化配置模型,采用基于极限学习机的粒子群算法(ELM-PSO)对模型进行求解。以青海某地区为例,通过仿真分析,得出综合考虑系统经济性和风光发电占负荷需求比例最优的容量配置方案,验证了所提策略和所建模型的可行性及有效性。     

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.     

高比例清洁能源并网的跨国互联电力系统多时间尺度储能容量优化规划

高比例清洁能源并网对电力系统的灵活调节能力提出了更高要求。储能是构成系统灵活调节能力的关键要素,系统对储能的需求与系统的灵活性稀缺程度紧密相关,而单纯依靠储能来提供系统所需灵活性将造成电力系统投资成本极大增加、设备利用率降低等问题。储能与互联电网、清洁能源布局协同规划并发挥彼此间的互补效益是提升未来清洁电力系统安全经济性的重要途径。该文从技术经济性的角度出发,考虑多种灵活性资源协同参与的跨国互联电力系统优化规划与运行。首先基于已有研究对各类灵活性资源建模,将年度8760h全景时序运行模拟纳入优化模型,然后提出了面向高比例清洁能源电力系统、考虑多种灵活性资源参与的规划模型并基于东北亚跨国互联电网进行实证分析,量化评估了电网互联、清洁能源布局对储能优化配置的影响,给出了基于不同灵活性资源规划模型的2035—2050年东北亚地区规划结果。算例表明,通过电网互联与多区域风电、光伏清洁能源协同规划可有效减少各区域内储能装机、降低系统的度电成本。算例还进行了储能装机容量、系统度电成本与线路互联容量间的灵敏度分析。     

考虑配电网消纳能力的分布式电源与储能优化配置

计及经济性及电网运行约束对配电网中分布式电源及储能进行合理规划,是提高新能源利用率及消纳能力的重要解决方案。提出一种配电网中分布式电源及储能的选址定容双层优化方法,内层考虑新能源及储能电池的时序特性,基于日内最优潮流与虚拟调度思想确定消纳运行方案;外层基于运行方案,综合考虑电压偏差、运行成本、弃风弃光惩罚,利用粒子群算法确定最优配置方案,提高配电网的消纳能力。采用IEEE 33节点配电网测试系统算例验证了所提方法的有效性。     

考虑多重区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置

为了解决用户侧综合能源系统规划和运行中缺乏不确定性因素考虑的问题,提出一种双层优化配置模型.为此,将负荷预测、可再生能源发电和能源价格的不确定性表示为区间数形式,以设备年投资费用和年运行费用为目标,且考虑运行费用波动水平的影响,构建了考虑区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置模型,上层采用粒子群优化,下层通过区间...     

经柔直电网互联的含抽蓄的联合发电系统最大供电量计算

为充分利用风光发电能量,合理调度抽水蓄能电站,针对经柔直电网互联的风光蓄联合发电系统向远方负荷中心供电这一工程实际需求,提出基于日供电量最大的抽水蓄能发电优化调度模型及方法。采用最优潮流法计算受电区(负荷中心)全天的消纳极限。并以此极限为约束,同时考虑抽蓄电站库容与运行工况等限制,建立了抽蓄电站功率优化调度模型。提出的分段法与等效面积法显著提升了优化模型的计算速度。在某地风光蓄发电系统与柔直输电网架结构的基础上,用IEEE30节点系统模拟受端电网,建立仿真算例。比较了几种最大供电量计算方法的结果,验证了所提方法与模型的有效性。