考虑风光互补的输储联合规划方法研究

针对可再生能源电站和输电网的联合规划问题,提出了一种考虑风光互补特性、储能系统的运行特性和输电线路规划的输电网大规模接纳风能和光能的联合规划方法,其规划目标是在大规模风光并网的前提下,使年弃风成本、年弃光成本、储能投资成本和输电线路扩建成本的总成本最小;建立提升风光接纳能力的储能配置与输电线路联合规划模型,提出风光互补程度、电源损失率和风光储混合电力系统贡献率3个指标来进行评价,并进行算例分析。仿真结果表明,所提输储联合规划方法可以有效地限制对原有网架的扩建,合适风光配比可以进一步节约电网投资和运行成本,并提高系统的稳定性和有效性。     

大规模风电接入输电网的源网联合规划

随着电网中风电比重的不断提高,电网有限的输电能力造成的输电阻塞和弃风现象严重制约了风电的消纳。为提高风电的消纳能力,同时考虑电源和电网规划运行,以系统建设运行成本与弃风水平最小化为目标建立源网联合规划双层模型:外层-源网规划模型主要关注长时间尺度的系统网架规划问题,以系统建设运行成本和弃风水平最小为多目标;内层-系统运行模型主要关注短时间尺度的系统运行问题,以系统运行成本最小为单目标。通过改进型非劣分类遗传算法(NSGA-II)和CPLEX联合求解,得到风电最优的接入选址和输电网最佳扩容方案。通过算例分析了不同规划场景下的优化方案,所提规划模型能够有效提高风电消纳水平,减少系统投资运行成本。     

考虑损耗成本的电池储能电站建模及优化调度

为提高风电并网效益,减少弃风,在电网中接入电池储能电站(battery energy storage power station,BESPS)。首先,建立了考虑损耗成本的BESPS调度特性模型,该损耗成本由BESPS投资成本与调度区间内的充放电循环次数估算;然后,在考虑风电可信容量的基础上构建了BESPS调度模型。某些情况下,系统很难全额消纳风电,因此,调度模型具有运行成本最小与风电接纳最大2个不同维度的优化目标。为求解此问题,基于隶属度函数将2个子优化目标模糊化,构建了基于最大满意度的单目标优化模型,并采用GAMS软件提供的CPLEX求解器对其进行求解。基于我国东北某实际省级电网的仿真实验说明:BESPS接入可显著提升系统风电接纳能力,且基于最大满意度的优化调度可给出更为合理的结果。     

减少弃风损失的储能容量和布局优化研究

针对我国大规模风电接入地区因系统调峰能力不足引起的大量弃风问题,提出采用大容量储能电池提高系统调峰能力、减少弃风损失的储能充放电策略。基于所提出的储能恒功率充放电策略,建立储能电站容量和布点优化的数学模型,并采用遗传算法进行求解。该模型以储能电站的投资和运行成本、网络损耗、调峰不足弃风及风电送出通道阻塞弃风损失之和最小为优化目标,考虑了储能电站的峰谷电价收益、计及了风力发电的碳减排效益,并满足电网的安全运行约束。最后,利用IEEE RTS79系统进行储能布局优化分析,验证了方法的有效性。应用该方法能够为解决大规模风电并网地区的弃风问题提供技术解决方案。     

考虑最小弃风的风电场接入容量与位置优化方法

本文提出一种考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的优化方法。该方法首先考虑风电场出力波动特性,建立风电场出力多状态模型,并在此基础之上,提出基于蒙特卡洛模拟法的风电场弃风概率及风电场期望弃风容量指标计算方法,最终提出考虑最小弃风的风电场接入电网的位置和容量的优化方法。本方法从可靠性角度出发,可充分考虑电网对风电的接纳能力,以风电场最小弃风为目标对风电场接入电网的位置和容量进行优化,得到的风电场接入方案可以使电网更大限度接纳风电,有效提高新能源利用效率。     

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。     

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.     

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。     

基于汇聚效应的风电集群接入与区域电网协调规划研究

风电消纳困难的重要原因之一是由于风电集群接入规划与接入区域电网的不协调。一方面,风电接入容量、接入方式与主网网架及常规电源布置、运行方式互相耦合,影响整体经济性与风电消纳效果;另一方面,风电集群接入后整体功率波动特性较单风电场出现变化,对规划产生影响。文章考虑机组启停机状态运行约束,以投资成本、运行成本、弃风成本及失负荷成本之和最小为目标,并通过模拟不同规模风电场群汇聚过程,将“风电场群零出力概率”与“汇聚容量”之间的关联关系作为约束,建立风电集群接入与区域电网协调规划混合整数模型,实现尽量接纳风电和保证系统安全性前提下整体规划方案的最优,最后通过算例分析验证了所提出模型和方法的有效性。     

考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化

随着风电和负荷的不断发展,输电阻塞、弃风和运行安全等问题对电网规划提出了新的挑战。储能系统具有响应速度快、配置方便灵活、适用范围广等优点,在风电消纳、缓解输电阻塞、系统安全运行中发挥着重要作用。为提高电网输电能力和抗扰动能力,结合系统故障后的暂态运行特性,在规划和运行层面综合考虑电网输电能力、弃风水平和暂态稳定性,以系统建设运行指标和系统稳定指标为多目标建立双层网储联合规划模型。外层模型为考虑储能系统选址定容规划的多目标模型,内层模型为考虑机组组合问题的输电网扩容模型。为提高求解效率,将扩容线路潮流约束、储能系统充放电模型、机组发电成本曲线等进行线性化处理。采用NSGA-Ⅱ算法和GUROBI求解器求解所提模型,并利用改进Garver-6 节点系统进行算例分析,在不同场景下验证了所建模型的有效性和合理性。     

从调度模式经济性角度评估电网风电出力接纳能力

随着风电并网容量的增加,电网出现了一定程度的弃风。调度模式直接影响电网接纳风电的能力。本文分别构建了综合考虑系统运行成本和弃风量最小的调度模式、系统运行成本最小的调度模式以及弃风量最小调度模式的模式。提出利用分层优化的思想求解,外层采用基于分段断点的动态规划法安排机组的启停,内层采用多智能体粒子群算法求解系统运行的相关指标。通过算例计算,从调度经济性角度分析不同调度模式下电网最佳风电出力接纳水平。     

高比例风电背景下计及N-1安全网络约束的发输电优化规划

高比例可再生能源接入将是未来电网发展的重要方向之一,为应对高比例风电带来的不确定性,提高规划方案对风电的消纳能力及模型求解效率,该文利用多场景技术对风电、负荷的不确定性进行建模,在此基础上建立了计及N-1安全网络约束的发输电双层随机规划模型。上层模型以年投资成本、运行成本及弃风惩罚成本之和最小为目标,考虑了发电机组的开停机和输电网拓扑结构的改变。为减少机组由于爬坡能力和容量不足而造成的弃能,约束条件中计及了机组爬坡/下坡速率和备用等。下层模型以切负荷最小为目标,进行N-1安全校核。上下层模型以N-1线路约束为纽带,通过迭代添加新的校验约束,以达到降低求解规模、加快算法收敛的目的。改进的IEEE-RTS 24节点系统验证了本文所提模型和算法的有效性。     

综合考虑运行效率和弃风损失的输电网规划

现有的电网规划大多以经济性最优为目标,很少将运行效率因素和弃风损失考虑到电网规划中。为了适应风电的大规模并网运行,提高电网规划的科学性,该文从电网的网络结构和线路的传输特性出发,构建了线路运行效率的评价指标体系;提出了一种基于有功潮流介数的电网运行效率评价方法,该方法能够综合考虑线路的拓扑结构、有功潮流分布和线路的重要程度来评价电网的总体运行效率;建立了考虑投资成本、运行成本、弃风损失与电网运行效率的输电网规划优化模型;运用改进二进制量子粒子群算法求解18节点系统算例,并对规划结果进行综合评估。实际算例表明,该文的方法能够得到较合理的电网规划方案,为考虑风电并网的电网规划的综合评估提供参考。     

计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法

电力系统灵活性不足与外送输电阻塞是造成弃风的两大根本原因，且在时序上具有一定的耦合关系。从储能分时复用的角度出发，利用弃风事件之间的耦合关系，配置储能同时解决调峰不足与输电阻塞问题，提出了计及弃风事件耦合关系的源-储-网联合规划方法。首先，分析了调峰不足弃风、阻塞弃风产生机理及两者耦合关系。然后，分析了储能配置对源侧常规机组装机容量规划与网侧输电容量配置的影响。其次，构建了综合考虑常规火电装机投资成本、储能投资成本、弃风惩罚成本与输电线路扩建成本的源-储-网联合规划模型，并给出了模型求解流程。最后，通过对中国东北某局部电网输电工程系统和Garver-6节点系统的仿真，分析验证了所提方法的有效性与可行性。     

电锅炉-储能联合消纳弃风的方法研究

随着风电渗透率在电力系统中的不断增大,风电无法并网的现象越发严重,弃风问题亟待解决。为减少弃风,将风电以电锅炉风电采暖的方式接入电网,并引入蓄电池储能装置,建立包含风电的电锅炉-储能联合系统消纳弃风的小型电力系统模型。利用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件,通过对电锅炉与储能装置的控制,对比分析了系统加入电锅炉-储能联合系统前后弃风消纳的情况。仿真结果表明,配置电锅炉储能联合系统后,能有效促进系统对风电的进一步消纳。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。     

考虑制氢储能参与的互联电力系统优化调度研究

在能源互联网背景下,可再生能源发电并网比例快速增长,而由于风电出力特性等因素的影响,风电并网时出现大量弃风,未能实现全消纳。以减少弃风为前提,运行成本和环境成本最小为目标,构建含制氢储能的电–气综合能源日前经济调度模型。通过对比系统中制氢储能单元参与前后的弃风电量、运行成本和环境成本,验证了制氢储能对减少弃风,提高系统经济性和环保性的作用。仿真算例表明:构建的电–气综合能源系统,在很大程度上实现了风电全额消纳,且制氢储能的参与使整个系统的经济性和环保性都有所提高。在能源互联网的背景下,该模型的提出对系统能够经济、环保地运行具有重要意义。     

风电-抽水蓄能联合系统综合效益评价方法

面对大规模风电并网运行时接入容量受限、弃风量大的情况,通常的做法是考虑利用储能系统来提高电网接纳风电能力,但如何评价其整体效益是必须解决好的问题。为此分析了抽水蓄能系统的投资成本、经济效益及其运行约束,揭示了风电-抽水蓄能联合系统综合效益和储能容量之间在地区电力系统最优化运行条件下的随动机理,建立了求取综合效益的数学模型,提出了综合效益的评价方法。该方法基于相互匹配的火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,结合火电机组装机情况,并利用系统频率与负荷或发电变化之间的关联关系,量化分析了抽水蓄能系统的容量、运行年限、成本、收益等因素的变化对综合效益和风电接纳容量的影响。实例分析表明文中所提评价方法是有效的。     

考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化策略研究

为降低风电功率波动性、反调峰性对电网运行的不利影响，提出一种考虑风电消纳的“风-网-EV充换电站”协同优化调度策略。首先将火电作为可调节电源辅助风电上网，并通过碳交易机制促使火电系统在电网负荷低、弃风率高的时段，主动降低出力减碳运行，等效提升风电上网空间；然后在满足电网用电需求基础上，接入充换电站负荷进一步抑制风电功率波动，同时提升风电消纳量，以电网负荷峰谷差最小以及系统综合运行成本最优为目标函数，构建联合系统低碳经济运行模型；最后通过NSGA-Ⅱ算法对不同情景求解分析。结果表明：该策略能够有效降低系统运行成本、电网负荷峰谷差，提高电网风电消纳率。     

含高比例风光接入的输电网氢-电混合储能系统配置方法

目前高比例风光接入的输电网存在弃风弃光率普遍较高的问题,配置储能设备作为一种具有潜在效用的手段在当前的研究中备受青睐。针对输电网储能配置问题,为达到综合成本减小和弃风弃光率降低的目的,提出了一种基于双层规划模型的输电网氢-电混合储能系统配置方法。首先,对氢-电混合储能系统的特性进行建模,在此基础上建立输电网氢-电混合储能系统功率与容量配置双层规划模型。上层模型以配置储能后年综合成本最小为目标;下层模型以弃风弃光率最小为目标。其后基于蓄电池和氢储能的不同特性,提出一种氢-电混合储能系统配合策略。最后,针对该模型非线性多目标的特点,采用双层迭代粒子群算法与潮流计算相结合进行模型求解。在算例仿真部分,以某含有高比例风光接入地区输电网为例,进行氢-电混合储能系统容量和选址的优化配置,验证了所建模型和所提求解算法的可行性和有效性。提高了风电光伏出力在时序上的转移能力,减少了高碳化石能源的消耗量,降低了弃风弃光率。