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。     

基于近端策略优化算法的电化学/氢混合储能系统双层配置及运行优化

针对电化学储能和氢储能的互补特性,提出了一种包含电化学和氢储能的混合储能系统配置和运行的综合优化模型,并提出了智能算法进行求解。该模型基于双层决策优化问题,将混合储能系统配置及运行2个不同时间维度的问题分上下层进行综合求解,并考虑了两者间的相互影响,采用强化学习近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法求解该双层优化模型。以甘肃省某地区的风光数据,通过对比应用多种传统算法求解结果,验证了所用算法在复杂环境下适应度最高且收敛速度最快。研究结果表明,应用该模型最大可降低24%的弃风、弃光率,有效提升系统综合效益。氢储能作为容量型储能配置不受地形因素限制,适用于多样的应用场景,从而为氢储能这一新型储能形态在全国的广泛配置提供了应用示范。     

基于近端策略优化算法的电化学/氢混合储能系统双层配置及运行优化

针对电化学储能和氢储能的互补特性,提出了一种包含电化学和氢储能的混合储能系统配置和运行的综合优化模型,并提出了智能算法进行求解。该模型基于双层决策优化问题,将混合储能系统配置及运行2个不同时间维度的问题分上下层进行综合求解,并考虑了两者间的相互影响,采用强化学习近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法求解该双层优化模型。以甘肃省某地区的风光数据,通过对比应用多种传统算法求解结果,验证了所用算法在复杂环境下适应度最高且收敛速度最快。研究结果表明,应用该模型最大可降低24%的弃风、弃光率,有效提升系统综合效益。氢储能作为容量型储能配置不受地形因素限制,适用于多样的应用场景,从而为氢储能这一新型储能形态在全国的广泛配置提供了应用示范。     

计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化

针对微电网系统中储能容量优化配置问题,为保证规划储能容量对于系统未来运行具有更好的适应能力,在规划阶段详细考虑了含储能微电网的经济优化运行,并量化评估了运行中的储能寿命损耗,提出了一种同时计及系统经济运行和电池寿命的微电网储能容量双层优化模型,针对模型中运行变量与规划变量混合,且求解时微电网期望运行成本与储能容量呈现出难以解析的"黑箱"特性,提出了一种网格自适应直接搜索算法与改进粒子群算法相结合的两阶段模型迭代求解策略,通过多种场景的对比分析,结果表明:所提出的储能容量优化配置方案在保障系统运行经济性的同时,有效避免了储能的深度充放电,延长了储能使用寿命,具有更好的整体经济效益;两阶段求解方法也有效降低了模型的计算规模和求解难度,计算效率更高。仿真结果证明了模型和求解方法的有效性,可为微电网系统储能容量的配置提供一定的参考。     

基于自适应粒子群算法的直流微网能量优化管理

针对含储能原件的风电直流微网,提出考虑储能系统运行综合成本的能量管理优化模型。该模型将储能系统成本进行综合考量,实现系统的经济运行,通过约束条件的制定,保证系统运行安全性。采用自适应粒子群算法对能量优化管理模型进行求解,并基于MATLAB建立仿真模型,进行仿真验证。结果表明所提能量优化管理模型可有效降低混合储能系统综合成本,并可基于预测信息实现最佳运行参考节点的求取,实现直流微网系统经济、高效、稳定的运行目标。     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。     

考虑时间相关性的风储系统多模式协调优化策略

基于考虑风电预测误差时间相关性的不确定性场景,将能量型储能同时应用于削峰填谷和计划跟踪两种模式,提出了风储联合系统多模式协调优化模型。同时,针对风储联合运行的大规模混合整数规划问题,提出储能调峰容量系数的概念,用于构造两层迭代优化算法,对模型进行快速求解,并可对储能在不同模式的容量分配进行量化评估。基于实际数据进行了计算机仿真验证,仿真结果表明,风储联合系统的最优运行模式受上网电价、惩罚价格以及风电随机特性等因素的影响;而所提出的模型可实现储能有限容量在不同模式间的合理分配和高效利用,为研究风储联合系统运行特性、与电网进行协调调度提供了重要的参考信息。     

计及风险备用的大规模风储联合系统广域协调调度

基于随机规划思想和风险决策理论,提出一种计及风险备用的风储联合运行系统广域协调调度方法。协调模型采用双层优化方法实现发电计划优化子问题和备用容量优化子问题的分解协调和迭代求解,降低了随机机组组合模型的计算规模和求解难度。外层优化计及风电波动性采用确定性机组组合模型计算日前发电计划;内层优化基于条件风险价值计算风电预测误差引起的系统风险备用容量,并采用所提出的风储协调策略实现多风电场储能系统之间的协调调度以降低系统备用需求。采用增加了2个风电场的IEEE 30节点系统进行仿真,分析了大规模风电并网系统中储能系统的最优应用模式,并验证了所提协调调度策略在提高风电消纳能力方面的优越性。     

考虑多能互补的区域综合能源系统多种储能优化配置

在区域综合能源系统中配置多种储能装置可提高系统的经济效益,是区域综合能源系统规划的重要研究方向。基于区域综合能源系统的基础架构和模型,研究了蓄冷、储热、储电和混合储能在冷热电联供(CCHP)机组和电制冷等设备多能互补协同运行情况下的盈利策略,讨论了系统配置不同储能的经济性和可行性,建立了全寿命周期的冷热电储能调度规划双层优化模型,并利用确定性迭代算法进行求解。针对某实际区域综合能源系统的多个供能季不同日负荷曲线,应用双层优化模型求解运行调度方案和储能配置容量。算例结果表明:配置蓄冷和储热在多能互补协同运行系统中有较大的盈利空间,而配置储电的利润空间较小,且考虑多能互补的混合储能方法可以进一步挖掘系统的盈利能力。     

风光储系统储能容量优化配置策略

储能容量的优化配置是风光储系统的重要问题。针对该问题,提出一种储能优化配置方法。首先建立储能容量配置的双层决策模型,外层规划模型的决策变量为储能的功率和容量配置,目标为储能的初始投资与联络线波动惩罚最低,内层规划模型的决策变量为储能在运行过程中的充放电功率,目标为系统联络线功率波动最低;然后基于动态规划方法进行求解;最后对含风电、光伏、电池储能以及负荷的联合发电系统进行算例分析,分别选取春、夏、秋季典型日数据进行仿真,仿真结果表明储能配置策略的有效性。     

考虑储能峰谷价差套利的综合能源系统策略性经济配置

计及储能系统分时电价峰谷价差套利,提出了综合能源系统的供热/冷、供电策略,并以此作为经济配置模型的内层仿真优化内核。基于全寿命周期理论和策略性仿真优化内核,建立了综合能源系统双层规划模型:外层兼顾综合能源系统经济与环境效益,以系统年总规划成本最小为优化目标;内层优化模型采用年仿真时域(8760 h)以增强电源侧发电出力与用能侧负荷的匹配特性,提升配置结果的有效性和经济性。运用增强精英保留遗传算法调用内层仿真优化内核对双层配置模型仿真求解,算例分析验证了所提出的综合能源系统策略性经济配置方法的有效性,并探讨了适合配置储能系统能源套利的临界峰谷电价差,可为相关工程项目提供项目前期分析参考。     

交直流配电系统储能优化配置方法

为提高配电网对可再生能源的消纳能力并减轻可再生能源并网对配电网造成的影响,针对交直流混合配电系统,提出了一种考虑电压源型换流器和储能系统协调运行的储能容量双层优化模型,结合遗传算法与二阶锥规划方法对大规模非线性规划问题进行求解。最后,通过设置3种不同场景以验证模型的合理性和有效性。算例结果表明：储能系统和交直流混合配电系统协调运行能够有效抑制电压波动,提高储能系统的收益。     

考虑多元储能差异性的区域综合能源系统储能协同优化配置

储能作为综合能源系统融合的纽带,如何配置电/热/冷多能存储是综合能源系统规划中的重要研究内容.该文提出考虑电/热/冷多元储能差异化建模的区域综合能源系统储能协同配置方法.多元储能协同配置的基础是耦合能量流和储能特性描述,在耦合能流上明确含电/热/冷三种能量形式的综合能源系统结构,并建立电-热网络模型;在储能特性描述上基于储能统一模型建立电储能有功-无功特性模型和热/冷储能精细化模型,并定义多元储能综合效率用于控制不同类型储能效率对能源综合利用效率和经济性的影响.建立多元储能协同配置模型,该模型用于得到多元储能额定容量、功率、位置等规划方案,以经济性、环保性为目标,有机融合了典型日优化运行;采用遗传算法和Gurobi求解器相结合的混合策略求解.算例表明多元储能协同配置、协调运行具有优越性;考虑多元储能之间的统一性和差异性有助于得到更加全面的储能配置方案.     

考虑不确定性及电/热储能的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法

随着高比例可再生能源接入综合能源系统,在系统规划及运行优化过程中充分考虑不确定性及电/热储能灵活性的问题至关重要。提出了一种考虑可再生能源及多能负载不确定性的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法。充分挖掘电/热储能的灵活性与上述不确定性的关系,进行互补平衡并改善系统的可靠性与经济性。所提出的两阶段优化问题在第一阶段主要考虑综合能源系统及储能设备的规划问题,包含0-1变量;第二阶段考虑系统运行问题,包含不确定性参数及多种连续变量。通过仿真算例分析了多类型储能配置对综合能源系统规划问题的影响和不确定性参数的场景数量在两阶段随机优化问题中的影响,并对比分析了两阶段随机优化与两阶段鲁棒优化的优缺点。分析结果为综合能源系统灵活配置电/热储能设备、考虑不确定性参数问题提供建模求解的策略及建议。     

适应多功能需求的储能系统优化运行研究

大规模兼具波动性与间歇性的新能源接入电力系统使储能系统的重要性愈发凸显,为充分挖掘储能系统的灵活调节潜力,提出了一种适应多功能需求的储能系统优化运行方法。首先,建立以最小化煤耗成本、线损、系统弃风为目标,以保证电网安全运行为约束的多目标优化模型;其次,为保证模型求解的准确高效性,应用半定规划将初始问题转化为等效凸问题进行求解;最后,将提出模型置于修正IEEE-14节点测试系统中进行仿真求解,分析储能系统参与调节对电力系统运行的提升情况,并对系统各节点边际成本进行分析求算。计算分析得出,储能系统能够有效减少系统煤耗成本、减少线路有功损耗、减少系统弃风,同时,储能系统参与调节能够有效平抑系统各时段节点边际效应。     

多时间尺度的电池储能系统建模及分析应用

大容量电池储能技术的快速发展及应用为大规模风电的接入与消纳提供了新的解决思路与方法,但电池储能在电力系统应用中的建模问题一直没能得到较好的解决。建立基于戴维南等效电路的电池储能系统仿真模型,并在模型中计及电池荷电状态和充放电电流对模型参数的影响,同时提出基于实验数据拟合模型参数的方法。在此基础上,分析讨论该模型在电力系统不同应用场景中的主导因素,建立适用于多时间尺度的电池储能仿真模型,并通过实测电压电流曲线验证了模型的有效性。最后以平抑风电中长期波动性为例,通过计算机仿真采用戴维南等效电路简化模型的电池储能平抑风电输出波动的效果,并比较与采用常规恒功率模型时的优点及对储能容量规划的影响。     

基于需量管理的两阶段大用户储能优化模型

为推进用户侧储能商业化应用,对用户侧储能从规划和运行两方面综合考虑,提出了一种需量管理捆绑峰谷套利的工业大用户储能评估及优化调度方法。首先,在储能评估阶段,以用户的综合成本最小搭建储能评估模型,评估用户加装储能的经济性并优化储能配置;然后,在调度优化方法方面,构建了储能月前和日内两阶段优化模型。在月前优化中,确定用户上报的最大需量;在日内优化中,基于最大需量约束,优化每日的储能充放电功率。最后,在MATLAB平台基于CPLEX求解器分别对4家典型工业大用户进行算例仿真,验证了模型的经济有效性,并为用户侧储能电池的商业化推广提供了可行性方案。     

含光热集热模块的先进绝热压缩空气储能系统容量配置策略

先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)技术不但具有环境友好、成本低、容量大等优点,还拥有热电联储/联供的独特优势,并且能够与外接热源耦合运行。充分考虑AA-CAES电站的热电联储/联供特性,将光热集热模块作为AA-CAES系统的外部扩展热源,提出了光热集热模块耦合AA-CAES系统的优化规划模型。该模型除了计及影响光热集热模块各项实际运行效率的约束外,还综合考虑了AA-CAES电站的规划约束、运行约束以及AA-CAES电站备用出力约束等,并采用大M法对模型中的非线性项进行等价转换,将优化规划模型转化为能被常规商用优化求解器高效求解的混合整数线性规划模型。基于某地区的典型日数据和改进的IEEE 30节点系统进行算例仿真,仿真结果验证了所提模型的有效性。     

基于场景集的虚拟电厂中储能系统优化配置研究

虚拟电厂作为一种新型的综合能源服务商,能够有效管理分布式电源并网发电.由于储能系统是虚拟电厂的重要组成部分,因此,有必要提出一种虚拟电厂中储能系统的随机优化配置方法以提高虚拟电厂的运行收益.基于蒙特卡洛抽样,生成分布式电源出力和负荷预测不确定性场景集.在虚拟电厂参与电力市场交易的背景下,以储能系统的建设和运维成本最小为上层目标函数,以虚拟电厂日运营成本最小为下层目标函数,建立了双层规划模型,对储能系统的位置、容量和电池类型进行优化,并采用粒子群算法和二阶锥优化求解该模型.通过算例仿真,分析了储能系统不同的配置方案对虚拟电厂经济性的影响,验证了该优化配置模型和算法的有效性.     

计及虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度策略

储能设备可以实现负荷的跨时段平移,在综合能源系统的经济稳定运行中能够起到重要作用。但当下储能投建费用较高,难以大规模应用。而通过优化用户侧可控负荷,可达到类似储能设备平移负荷的效果。从电能、热能2个角度出发,提出了利用用户侧虚拟储能的区域综合能源系统（regional integrated energy system,RIES）优化调度策略。首先基于电动汽车充电管理方法和楼宇蓄热特性,对电、热虚拟储能（virtual energy storage,VES）系统进行建模;进而将虚拟储能系统集成到考虑天气不确定性的区域综合能源系统调度模型中,该模型以降低能源系统日运行费用为优化目标,合理安排电动汽车充电并在温度舒适度范围内对建筑物室温进行调节,实现虚拟储能系统的充放能管理;最后以夏季系统用能场景为例,对优化模型进行仿真实证。仿真结果表明,虚拟储能设备可以起到负荷平移效果,削减储能配置容量。应用虚拟储能系统的区域综合能源系统优化调度模型可以在满足能源需求和温度舒适度的前提下降低系统日运行成本,提升系统运行稳定性。