考虑分布式发电增长模式的电池储能系统多阶段容量配置方法

主动配电网的投资主体呈多样化发展,电力系统规划方案应科学地协同各主动元件,如分布式发电(distributed generation,DG)的客观接入模式。以配电公司综合收益为目标,提出一种考虑分布式发电增长模式的储能系统(battery energy storage system,BESS)多阶段容量配置方法。该方法可有效计及BESS运行套利模型与全寿命周期管理,得到匹配DG阶段式发展的BESS最佳配置策略,将面向终态场景的长尺度规划扩展到多阶段场景的适应性规划。测试算例结果表明,所提方法能适应不同的DG增长模式,在提升清洁能源渗透率同时有效提高了设备利用率。     

考虑EV负荷的微电网多主体联合容量优化配置方法

随着可再生能源(renewable energy,RE)、智能电网、电力运输等环保技术的快速发展,未来的发电和供电展现出新特点。现代电力系统的能耗特性设计要求更灵活,更易于控制,因此促进了灵活可控的分布式电源快速发展。本文介绍了一种包含太阳能光伏(solar photovoltaic,PV),风力涡轮机(wind turbines,WT),柴油发电机(diesel generators,DG)和电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的典型独立微电网(microgrid,MG)的联合容量优化方法。MG提供住宅社区负荷,包括典型的住宅负荷和电动汽车(electric vehicles,EV)充电负荷。建立PV、WT、柴油发电系统、BESS和EV充电负荷的实际数学模型以改进容量优化方法,其涉及与可再生电源、柴油发电系统、BESS和EV负荷相关的各种实际约束。研究目标包括：1) 最小化成本;2) 减少温室气体排放;3) 减少弃能。此研究可以为微电网容量优化配置提供有力支撑。     

考虑分布式电源及储能配合的主动配电网规划–运行联合优化

提出了一种主动配电网规划–运行联合优化模型,用于主动配电网规划。在规划决策方面,考虑了线路改造和新建、储能(energy storage system,ESS)及分布式电源(distributed generation,DG)的选址定容;在运行策略方面,考虑典型日下DG和ESS的经济调度。同时,考虑了承担DG、ESS建设投资的区域能源供应商的营收状况。其中DG为出力可控的小型燃气轮机,通过分段线性化对发电成本进行了细化分析。算例分析结果证明了联合优化模型的有效性,具有减少电网建设和运行费用、提高DG的利用小时数等优点。     

分布式发电对继电保护的影响分析

在介绍分布式发电(distributed generation,DG)技术特点的基础上,分析了DG引入对配电网继电保护灵敏性、速动性、选择性和可靠性产生的影响,并以10 kV配电网广泛采用的电流保护为例,分析了DG容量、接人位置对继电保护整定和配置方面的影响,提出了目前可行的系统故障时切除DG、限制DG容量、改变保护配置等解决方法,指出广域保护和微电网技术等新技术的使用将有利于电网安全稳定.     

新能源环境下配电网无功电压协调优化

利用分布式电源(distributed generation,DG)的无功功率与传统无功优化策略相结合的方法,对接有电动汽车(electric vehicles,EV)和储能装置(energy storage system,ESS)的配电系统进行无功电压协调优化,充分利用ESS来提高新能源发电的消纳能力,平抑电压偏差。考虑DG、EV的随机性,利用点估计法进行随机潮流(probabilistic load flow,PLF)计算,建立以节点电压期望平均偏差和网损期望最小为目标的配电网无功电压协调优化模型,采用动物迁徙算法(animal migration algorithm,AMA)求解多目标优化模型,求得一组非劣解集供决策者根据需要进行选择,最后以IEEE33节点系统为例进行仿真分析,并与粒子群算法进行比较,验证模型和算法的有效性。     

面向“源-网-荷-储”的主动配电网优化重构及协调调度研究

针对面向"源-网-荷-储"的主动配电网(active distribution network,ADN)的协调优化运行问题,首先提出了考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入下的主动配电网日前协调优化运行模型。模型以1天24 h内的网络损耗为优化目标,考虑DG、BESS等的时序特性,基于多时段配电网络重构及BESS运行优化达到"源-网-荷-储"的协调优化。之后采用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)方法对模型进行求解。最后采用IEEE 33节点算例进行验证,分析了不同DG、BESS接入容量下,ADN协调优化运行结果。结果表明所提的协调优化运行模型能大幅降低系统网络损耗、提高系统的运行特性。     

考虑环境因素的分布式发电多目标优化配置

分布式发电优化布置与定容问题是智能电网发展中所面对的一个重要课题。该文在节点有功、无功网损微增率基础上,通过负荷功率法将两者结合,提出等效网损微增率的概念。通过计算该微增率并对其进行排序,可确定分布式发电(distributed generation,DG)的最优安装位置,并且最小化输电线路网损。对于DG定容问题,该文同时考虑了有功网损、电压改善程度和环境改善程度这3个重要指标,将DG优化容量确定问题转化为一个多目标非线性规划问题。采用目标逼近和二次序列规划方法对提出的算法进行求解。算例结果表明,采用该方法确定DG在系统中的布置位置和容量可有效提高系统运行电压,降低有功网损,减少电厂排放的污染气体。该方法对DG在规划阶段的选址和定容问题有着一定的实用价值。     

滚动考核下的新能源场站–电池储能单元运行策略

新能源场站(renewable energy station,RES)配置电池储能系统(battery energy storage system,BESS)构成一体化发电单元(renewable energy and battery integrated unit,REBU),有助于从源头控制发电计划偏差、降低电网调节负担。REBU同RES,需在日前和日内滚动申报发电过程曲线。为此,设计了一种适应发电过程曲线滚动申报机制的REBU发电计划滚动考核方法,提出增强滚动考核能力、降低滚动考核成本的REBU日前和日内发电过程曲线优化申报与优化运行策略,并在策略中借助期望调控能力指标计入BESS辅助控制REBU计划偏差的作用。算例表明,提出的滚动考核方法与REBU运行策略,可在明确传达网侧实施发电计划统一考核信号的同时,更清晰地反映REBU对投资回报和运行效益的诉求。     

分布式发电接入余杭电网的电压稳定及准入容量分析

分布式发电(distributed generation,DG)接入容量、采用的控制方式都将对电压稳定产生显著影响。针对DG接入余杭电网,推导DG接入点电压关于渗透率的解析式,据此分析不同DG渗透率下的静态电压稳定特性和负荷PV特性。比较DG采用不同无功控制策略对静态电压稳定特性的影响,并对不同渗透率下DG接入余杭电网的暂态电压稳定性进行分析。结合静态和暂态电压稳定校验,确定余杭电网中允许DG接入的极限渗透率。分析结果表明,适当地增加分布式发电的穿透功率可提高系统承受负荷的能力。     

计及低碳效益的分布式发电优化配置

首先对电力系统各个环节进行低碳分析,针对配电网分布式发电DG(distributed generation)优化配置问题,提出了低碳费用、电压安全、有功网损这三个评估配电网效益的重要指标,在此基础上建立分布式发电多目标优化配置模型,应用最大满意度法将多目标规划转化成单目标规划问题,并用模拟植物生长算法PG-SA(plant growth simulation algorithm)对上述模型进行求解。算例表明该模型确定的分布式电源在配电网的位置和容量可有效减少碳排放、提高系统运行电压,降低有功网损。     

Letter to the Editor: Stability Concerns in Smart Grid with Emerging Renewable Energy Technologies

Abstract

The environmental concerns due to conventional power plants have given impetus for widespread utilization of renewable energy based distributed generation technologies. As a consequence, the concepts pertaining to a smart grid with advanced functional architecture are evolving to incorporate these technologies. Many such smart grid strategies are focused on maximum utilization of renewable energy sources compared to conventional fossil or nuclear fuels for meeting real-time load demand. The diverse characteristics of renewable energy based distributed generation technologies compared to conventional power plants have led to many operational stability concerns for the smart grid. This article discusses these stability concerns in smart grid with distributed generation technologies.     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

基于猫鼠种群算法的分散式风力发电优化配置

发展智能电网是能源可持续发展的重要支撑,而以分散式发电的方式利用可再生能源发电是智能电网的一大特点。从经济、技术和环境等因素出发,将人工鱼群算法和猫群算法相结合,提出了一种新型的优化方法--猫鼠种群算法。研究了分散式风力发电的优化配置问题,包括选择分散式风力发电机的位置和确定风力发电机的容量。猫鼠种群算法同鱼群算法一样,具有参数不敏感性,解决了优化算法参数较多带来的困扰。最后本文以IEEE14节点系统为例,验证了算法的有效性和优越性。     

新能源对电力电子提出的新课题

电力电子技术是新能源和智能电网支撑科技。无论新能源发电装备、储能装备,还是新能源组网都依靠电力电子技术。未来的新能源系统中,电力电子技术将会扮演越来越重要的角色。本文在回顾近几十年来新能源领域电力电子技术发展的基础上,展望未来新能源发电、储能、微电网等发展前景,从多个方面倡述新能源系统对电力电子提出的新的课题。     

Optimal Distributed Generation Allocation and Load Shedding for Improving Distribution System Reliability

Recent deployment of distributed generation has led to a revolution in distribution systems and the emergence of “smart grid” concepts. The smart grid mainly intends to facilitate integration of renewable energy sources and to achieve higher system reliability and efficiency. Different distributed generation types found in modern distribution systems can be classified into two main categories: intermittent- and dispatchable-based distributed generation; the latter has a unique capability of enabling successful islanding operation, thus improving system reliability. This article proposes a methodology for allocating dispatchable distributed generation units in distribution systems to economically improve system reliability. Distributed generation installation and operation costs are to be optimized against the reliability value, expressed as customers’ “willingness to pay” (WTP) to avoid power interruptions. Therefore, the main goal of this research work is to determine the optimal combination between distributed generation units to be installed and loads to be shed during all possible contingencies. A probabilistic load model is adopted to determine the optimal size of allocated distributed generation units.     

分布式新能源发电中储能系统能量管理

本文对蓄电池和超级电容组成储能系统的能量管理进行研究,根据两种储能装置的特点和剩余容量以及分布式发电系统的状态,将储能系统的工作模式分类,并对每种工作模式采用不同的控制策略,发挥蓄电池和超级电容自身的优点,保证系统内部的功率平衡,减小风能、太阳能等新能源发电系统功率波动对外部电网的冲击,并实现孤岛运行。最后通过分布式新能源发电系统仿真和实验平台对控制策略进行了验证。     

第三次工业革命背景下对智能电网的再认识

认为智能电网实际上是伴随第三次工业革命而出现的新生事物。通过分析智能电网与第三次工业革命的关系,揭示出智能电网内涵的本质要求是电网的绿色化及能源的高效利用;其主要特征表现在电网与用户双向互动、分布式电源与集中式电源并重、电能实现普遍储存、电网管理向经营服务型转变等方面。指出智能电网建设不等同于电网的智能化建设。智能电网建设的主要内容是可再生电源的建设和接入电网,小型和微型绿色电网的建设,智能用电及需求响应系统、储能及电动车充电系统、以及相应的调度自动控制和信息交互系统的建设等。未来的电网将形成由主干电网与众多小型电网相结合的新形态。     

A smart building power management concept: Smart socket applications with DC distribution

Recent developments in power electronics increase DC bus utilization in electrical distribution systems due to its numerous advantages compared to AC distribution system in term of energy efficiency, safety, electromagnetic compatibility and renewable energy integration. This study presents a power management system concept based on domestic DC distribution with smart sockets for future smart houses. Energy efficient smart buildings are possible by integrating smart meter, smart sockets, domestic renewable energy generation and energy storage systems for integrated energy management, and this integrated system supports demand side load management, distributed generation and distributed storage provisions of future smart grids. Coming era of smart grids has implications for domestic DC distribution concepts with smarts sockets. Paper describes use of smart DC sockets as an integral part of building power management automation and presents a load shedding algorithm for plug load control for buildings. Simulations show performance of the proposed system components.     

智能电网的风险评估

提出了智能电网风险评估的基本思路和总体框架,针对智能电网带来的新的不确定性,从工程风险和金融风险两方面提出了评估的内容和方法。总结了工程风险评估的研究现状,讨论了其在智能电网各领域的应用前景。分析了市场条件下分布式电源、大型可再生能源电源等新型电源和供电公司面临的金融风险,研究了电力市场不同发展阶段和典型模式对风险的影响。     

区块链技术在分布式电源电费结算中的应用研究

分布式电源靠近用户侧向用户直接供电,有利于提高能源利用效率,扩大可再生能源利用规模。以分布式电源微电网电费结算业务为应用场景,引入区块链和智能合约技术构建了异构分布式电源电费结算系统,对其中智能合约抽象生成和分发方法、电费结算合约自动执行方法、电量数据交叉校核方法,以及交易记录收敛共识方法等进行了研究,并结合具体应用场景提出了系统部署与实施建议,为提高分布式电源微电网电费结算效率提供新的解决方案。