风储联合发电系统运行性能研究

构建大规模风储联合并网运行系统,提高风电的可调度性,成为目前研究重点.以风储联合发电系统为研究对象,给出了系统结构图,建立了储能系统数学模型,在此基础上,考虑调度计划制定了储能系统控制策略,实现了风储联合发电系统跟踪计划出力运行模式,并构建了此运行模式下的评价指标,对风储联合发电系统的功率输出特性进行分析.基于实际风电场数据,对配置不同储能容量以及适应不同调度时间窗时系统的输出特性进行分析,为储能系统容量选取提供参考.     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

考虑负荷增长变化的孤岛风柴储电网中储能系统的优化配置

针对孤岛风柴储联合发电系统,提出了一种储能系统的优化配置方法,可以在保证孤岛电网稳定运行的前提下,通过对孤岛电网中储能系统的容量和逆变器功率进行优化配置来增加电网净收益。该方法采用K-均值聚类法确定简化后场景发生的概率,以规划周期内电网运行净收益的最大化为目标建立目标函数,并对电网中储能系统的容量和逆变器功率进行优化配置。最后通过仿真验证该方法的有效性。     

考虑日前计划的风储联合系统多目标协调调度

建立多时间尺度的风储发电系统协调调度模式,提出一种适用于风储联合发电系统的滚动协调调度方法。优化模型采用两阶段优化方法实现多目标决策和分层协调调度,第1阶段优化利用风电场储能系统和常规机组的协调调度最小化系统弃风电量和失负荷电量,第2阶段优化按照风电并网标准和系统调度需求在各风电场之间分配储能系统充放电任务和弃风功率。采用含3个实际风电场的IEEE 30节点系统进行仿真分析,结果表明:基于风电场滚动上报的超短期风电功率预测信息,提出的风储联合发电系统日内滚动协调调度方法能够有效减少弃风,降低系统运行成本。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,提出多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,促进风电消纳;电池储能电站面向电网调控运行,在参与系统调峰的同时提供备用,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。最后基于十机算例系统的仿真实验说明：所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,提高风电的消纳能力。     

电力市场环境下风储联合运行系统的经济效益评估模型

储能装置与风力发电系统的联合运行已成为解决大规模风电并网的有效手段,基于风力发电特点、风储联合运行系统特性分析,构建了风储联系运行系统收益最大化评估模型。通过算例进行了风速预测准确度和储能容量对系统运行效率及经济效益影响的敏感性分析。研究结果表明,风速预测的高准确度和合理的储能容量能够实现风储联合运行系统最优的经济效益。     

含分布式电源及储能系统的配电网最优配置研究

针对大量分布式电源与储能系统接入电网,为有效对配电网系统进行配置、实现其优化经济运行,提出了配电系统中电池储能系统和分布式发电机的最优配置方法,建立混合整数非线性规划模型并采用规划-运行分解方法进行求解。采用一种定义邻域结构的模拟退火算法,提出分解方法来求解储能系统运行状态问题,以较低计算量来保证近全局最优解。最后,在一个包含230个节点的中低压配电系统上测试了所提出的规划-运行分解方法,利用规划-运行方法进行配置。结果表明,同时接入储能系统和分布式发电并进行合适的配置,其收益较高,虽成本也有所增加,但具有长期收益。同时验证了配置方法的有效性和可行性。     

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。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。     

风储联合发电系统容量优化配置模型及敏感性分析

风电与储能的有效匹配是平抑风电功率波动的方案之一。文中建立了能量型储能在风储联合发电系统中容量优化配置模型,讨论了各敏感性因素对容量配置的影响,主要包括调控模式、风储上网电价、设备造价及缺电惩罚系数等。文中考虑了跟踪计划出力和削峰填谷等控制模式,利用技术经济评价指标,分析了当前和未来市场条件下采用不同调控模式的风储联合发电系统的可行性,指出了风储联合发电系统最佳容量配置的发展趋势。     

用于提高风电场可调度性的储能系统预测控制策略

大规模储能的应用提高了风电场/群的可调度性,降低了大规模风电并网给电网带来的运行风险。为了充分利用储能系统柔性可控能力来提高风电场的可调度性,文中提出了基于模型预测控制(model prediction control,MPC)风/储集成发电系统滚动调控策略。该策略首先根据风功率预测结果制定风/储集成发电系统期望输出,即调度指令,进而通过滚动优化,在满足储能系统荷电状态、充放电深度等约束的前提下,计算得到下一调度周期内储能系统的控制指令,以保证风/储集成发电系统中风功率与储能系统有功的合成功率输出在最大程度上跟踪调度指令。以东北某风电场实际有功输出数据为基础,计算分析了在配置不同容量储能系统时该方法的控制效果,结果表明利用该方法对储能系统进行控制能够有效的提高风电场的可调度性,在跟踪调度指令的同时保证了集成发电系统合成输出功率的平滑性。     

风储联合发电系统参与频率响应的模型预测控制策略

储能电池的柔性控制作用使其在参与电网调频方面具有优势,将风电和储能相结合,构成风储联合发电系统参与电网调频,具有协同增效的优势。为此,基于模型预测控制方法,提出风储联合调频策略。该策略在考虑风电场和储能各自约束条件的前提下,通过求解滚动时域最优控制问题协调了两者之间的出力分配,并使用滚动时域估计方法来实时估计电网的有功功率不平衡量,从而可根据更准确的系统状态信息来计算最优控制量。最后对提出的策略进行了仿真分析,结果表明该策略能够提高电网的调频性能。     

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。     

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。     

计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略

为了有效地平抑风电场的功率波动,提高风电场的并网特性,增强风电场并网运行的经济性和可靠性,提出了一种计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略。首先,从经济学角度分析储能系统的充放电特性,考虑不同控制方式对储能系统寿命的影响;其次,采用分层-分区控制方式对风储电站进行协调控制,上层根据电网调度需求,考虑分时电价政策对集中式储能和整个风电场级进行协调功率控制,下层考虑区域内分布式储能和多台风电机组间的协调功率控制;最后,采用改进遗传算法对分层优化控制模型求解。结果表明:所提出的基于储能寿命损耗的风储电站优化控制方法实现了风储电站中储能系统及风机出力的合理分配,在延长储能寿命的同时提高了电网对风电的消纳能力,使得整个风电场运行经济性显著提高。     

含风储联合系统的多时段优化调度

风电具有很强的随机性、波动性和反调峰性等特点,为了更好地吸纳风电,减少弃风,基于风电预测出力和日负荷预测下提出了一种含风电-抽水储能联合系统多时段优化调度方法。通过建立风电系统和抽水储能系统的详细模型,在考虑抽水储能机组的启停、发电-抽水工况转换和机组调节速率等限制的基础上,以风电-抽水储能联合系统运行成本最小化为目标,建立系统的多时段优化调度模型。最后设计的算例验证了风储联合系统能满足经济分配,对电网规划有一定指导作用。     

考虑频率约束下提升风储联合发电系统可靠性的储能系统控制策略

提出了一种风储联合发电系统中储能系统的控制策略,可在电网频率稳定的前提下,通过储能系统与风电场的协调运行以提升电网的可靠性。首先对系统中的频率安全约束进行建模以确定风电场的最大并网功率;提出了在频率约束条件下,储能系统在不同风电输出及负荷功率状态下的控制策略;并在改进IEEE RTS算例上搭建了仿真平台,对比分析了不同场景下电网频率的响应及可靠性指标,验证了所述策略的有效性。所提方法可有效降低风电并网对电网频率的影响,提升了电网运行的稳定性。     

考虑储能动态充放电效率特性的风储电站运行优化

风电与储能联合是提升风电场消纳的有效途径,而储能效率直接影响风储联合发电系统的消纳效果,但目前的常数效率模型对储能的效率特性刻画不够精细。以等效风电消纳量最大为目标,建立了考虑储能动态效率的风储联合发电系统运行优化模型。该模型考虑了储能在充放电运行功率不同时的效率变化,将动态效率以分段函数形式纳入混合整数线性优化模型。基于实际风电场运行数据进行了仿真分析,对比了在单一储能和混合储能场景下,常数效率和动态效率模型对风储联合发电系统消纳效果和运行功率的影响,证明了动态效率特性对最大化消纳具有显著影响,是风储联合发电系统运行优化中值得考虑的因素。     

风储联合系统调频控制策略研究

风力发电作为一种可再生能源发电在电网中的渗透率逐年升高,其具有的随机性、波动性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来了不利影响。与此同时,储能技术在近年来得到大力发展,其快速性和大范围吞吐性可以弥补风电机组单独运行时所带来的不利影响。首先对风电和储能系统的输出特性进行分析。其次针对风电并网发电在遇到频率波动时不具备惯性的问题,提出了应用储能补偿系统惯量,利用频率变化率作为反馈输入并调节惯量常数K,使风储联合系统作为一个整体对外提供有功功率参与电网调频,再利用Matlab/Simulink仿真验证了本文所提出控制策略补偿系统惯量的有效性。最后仿真对比风电机组单独参与电网调频与风储联合系统调频控制策略,得出风储联合系统参与电网调频的优越性。     

用于提高风电场运行效益的电池储能配置优化模型

为风电场配置电池储能系统(BESS)可以有效提高风电接纳能力,增加风电场运行效益。首先,提出一种考虑网架结构的BESS配置双层优化模型。外层模型计及系统安全约束,以风储联合系统相较风电场单独运行的效益增加量最大化为目标,确定BESS最优配置节点、功率、容量;内层模型以风储联合运行效益最大化为目标,以发电机组、风电场、BESS出力为决策变量,考虑功率平衡、旋转备用以及储能系统功率、容量等约束。其次,提出基于改进帝国竞争算法(ICA)的数值优化算法求解该模型。最后,在改进IEEE 118节点系统中验证了所提模型的有效性。结果分析表明:该模型得到的BESS最佳配置方案可有效增加风电场运行效益,随着其投资成本降低或并网电价提高,风储联合运行效益增加量与弃风改善情况均呈增大趋势,且合理设定BESS初始荷电状态可以进一步提高风储联合运行效益;改进ICA相较ICA在保证收敛性的前提下可以有效提高计算速度。