基于VMD的混合储能容量优化配置

针对光伏发电输出功率的波动性以及混合储能容量优化,以光储联合的发电系统为研究对象,提出一种基于变分模态分解(VMD)的混合储能容量优化配置策略.该策略采用VMD对光伏输出功率进行处理,利用欧氏距离方法将相关模态和非相关模态进行区分,利用滑动平均法提取非相关模态中的持续分量信号,将其与相关模态进行重构作为满足国家标准的并...     

风光互补发电系统混合储能系统容量优化方法研究

风光互补发电系统受风光资源影响发电功率波动较大,配置适当的储能系统可提高新能源发电的消纳能力和电能质量。针对风光互补发电系统储能容量优化配置问题,将运行投入成本作为优化目标,提出以抽水蓄能为基础,蓄电池和超级电容参与的混合储能系统模型。该储能模型以跟踪负荷曲线作为平抑目标函数,利用集合经验模态分解和滑动平均法,对抽水蓄能机组、蓄电池和超级电容设备进行功率分配。建立了风光发电系统模型,利用带免疫的粒子群算法对储能配置容量进行寻优求解。计算结果表明,所提基于抽水蓄能的混合储能容量优化模型,对发电系统输出功率波动情况改善明显,电能消纳能力和运行经济性有所提高。     

基于CEEMDAN功率分解的火电厂混合储能容量优化配置

为了解决火电机组跟随自动发电量指令(Automatic generation control, AGC)响应延迟大、超调大等问题,提出一种基于完全噪声辅助聚合经验模态分解(Complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)的混合储能系统容量优化配置方法。首先,通过某时间段火电机组跟随AGC指令输出曲线,获得混合储能系统需要提供的功率。在此基础上,利用CEEMDAN将需求功率进行分解,获得不同频率下火电机组与AGC指令之间的误差。选择合适的储能元件,构建火电厂响应AGC指令的混合储能系统结构模型,在考虑能量型储能元件磷酸铁锂电池与功率型储能元件飞轮储能系统两类不同储能设备工作特性的情况下进行功率分配。在考虑储能系统荷电状态(State of charge, SOC)、容量与充放电功率等约束下,建立以综合成本最小为目标的容量优化配置模型,将功率分解结果与容量配置模型联合优化,获得最优功率分配情况和对应的储能配置方案。提供工程案例分析,结果表明所提方法可以有效弥补火电机组跟随AGC指令的延迟...     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

面向风电平抑的混合储能系统容量配置方法

采用基于风电并网波动标准的自适应小波包分解方法处理风电功率,利用混合储能系统平抑风电并网后的波动分量。将混合储能系统内部功率指令划分与系统容量配置相结合,以储能系统年综合成本最小为目标,建立基于电池寿命量化模型的混合储能容量优化模型,进而通过穷举对比不同功率指令分界点所对应的系统成本确定最优分界点。以某风电场典型日出力数据为例,对最优分界点及其对应的储能配置进行优化分析,仿真结果验证所提方法的技术合理性和经济实用性。     

风电场含退役动力电池的混合储能系统容量优化配置

针对退役电池在风电场平抑功率波动场景的应用,提出一种考虑退役电池时间尺度的混合储能系统容量配置方法。首先分析退役电池和新电池储能的优势,并介绍储能系统的成本构成;然后建立以全寿命周期经济性最优、考虑退役动力电池充放电时间尺度的混合储能容量配置模型,线性化后可调用求解器求解获取储能容量配置结果;最后用风电场实际数据进行分析,验证容量配置方法的有效性,并分析风电场不同储能配置时长政策要求、退役动力电池不同时间尺度以及不同控制策略下的混合储能容量配置结果。     

基于VMD-STFT提升源-荷互动可靠性的混合储能优化配置

针对独立微电网内源-荷供需量不平衡问题,文章在孤岛状态下的微电网需求侧添加了功率型和能量型相结合的混合储能系统。对微电网内满足功率平衡约束的净负荷功率序列信号使用变分模态分解法(VMD)进行混合储能的优化配置,利用中心频率法结合皮尔逊相关系数(Pearson)确定最优的分解层数,对分解结果采用短时傅里叶变换(STFT)进行时频分析,得出各分量的模态混叠情况,再根据不同类型储能的充放电频率响应特性进行高、低频功率的重构和分配;对分配结果采用可靠容量计算方法配置储能系统的额定容量和功率,计算配置总成本,并以储能元件的荷电状态(State of Charge,SOC)为依据,衡量系统的供电可靠性。通过对比使用经验模态分解法(EMD)和传统一阶低通滤法的研究结果,VMD分解方法能够有效克服EMD的模态混叠现象,同时提高系统配置的经济性及供电可靠性。     

基于风光互补发电系统的压缩空气混合储能系统容量优化

压缩空气储能系统可以有效减少因风能和太阳能随机性造成的弃风弃光现象,但其动态响应时间长,且存储规模配置不合理会影响其发展。为此首先提出液流电池与压缩空气储能组成混合储能系统解决并网型风光互补发电系统输出波动不稳定的问题;其次基于典型小时负荷、风力机发电功率和光伏发电功率,针对不同场景,以系统最大收益为目标函数,利用猫群算法优化压缩空气储能系统的容量配置;最后分析压缩空气储能系统的额定容量与额定功率对系统最大收益的影响,验证算法可靠性。结果表明,基于风力机与光伏系统的装机功率分别为20 MW和3.42 MW的场景,压缩空气储能系统容量配置为4 MW和46.5 MW·h时,其经济性最佳,每周可节约购电成本183 688.24元,周最大收益为30 543.86元。     

基于集合经验模态分解的微电网混合储能优化配置

为了平抑微电网联络线功率,该文采用磷酸铁锂电池与超级电容组合的方式进行微电网混合储能优化配置。首先,根据电网调度安排,将微电网净负荷分解为联络线功率与混合储能系统总功率。其次,通过集合经验模态分解将混合储能总功率分解为锂电池平抑的低频分量与超级电容平抑的高频分量,并建立混合储能的等年值成本、平抑联络线功率、能量供需平衡目标函数,采用自适应粒子群算法求解混合储能容量。根据储能的荷电状态,采用模糊控制算法对锂电池、超级电容的充放电功率进行二次修正,保证储能系统的长期运行。基于某并网型微电网进行算例分析,仿真验证该方法的经济性与有效性。     

跟踪风电计划出力下的混合储能系统容量配置

提出利用混合储能系统参与跟踪计划出力应用,以提高电网的运行调度能力,在一定程度上降低风电功率对电网的不利影响。首先从张北风电场的历史数据以及相应预测数据出发,在对各储能方式物理特性进行分析的基础上建立容量配置数学模型;然后对风电出力实际值与预测值的差值信号采用希尔伯特-黄变换(HHT)的方法进行分解,对信号分配频率给出有效分界;最后根据分界频率对各储能电源进行信号分配以分别配置功率与容量。仿真结果表明,HHT法能有效自适应地对风电离散信号进行分解,利用此原理配置的混合储能系统容量能较好地满足跟踪计划出力应用需求。     

基于虚拟储能的微网风光储容量优化配置方法研究

风光储互补发电系统能够提高微网系统的稳定性。为了提升微网储能资源的合理配置,文章基于虚拟储能和电力弹簧概念,提出了计及主配储能协同的微网风光储容量双层优化配置方法,并利用改进的粒子群算法对风光储容量双层优化配置方法求解。最后,通过算例分析表明,文章配置方法提高了微网系统调节能力,降低了电压偏移率。     

考虑风储多维运行边界的调峰资源优化配置模型

近年来,风储联合发电系统取得了一定的发展,但在网络约束下的储能系统储放范围与风电渗透率之间存在着制约的关系,导致原有调峰资源的配置方案会对储能系统的储放空间及运行效率产生一定的影响。为解决该问题,文章引入风储联合系统接入配网后的多维运行边界并将其转化为调峰资源优化配置过程中的约束条件,建立综合考虑风储容量与调峰资源经济性的优化配置模型并进行求解。仿真算例验证结果表明,文章提出的考虑风储多维运行边界下调峰优化配置模型可实现风电与储能利用最大化及调峰资源配置经济性最优。     

Research on optimal confguration of hybrid energy storage capacity for wind-solar generation system

储能系统可以有效解决微电网中分布式可再生能源特别是风光互补发电的间歇性、波动性以及“源”与“荷”错位的问题。不同储能技术在响应时间、容量规模、技术成熟度及成本等方面各有特点,两种或多种储能技术耦合将可以更有效地满足用电系统的技术性和经济性的要求。针对电力用户对分布式可再生能源的利用情况,本文提出一种由压缩空气储能、锂电池和超级电容器组成的混合储能系统,建立了三种储能的数学模型,针对其不同的特性,提出了基于二次移动平均滤波的储能系统功率分配方法和基于连续性运行的容量优化配置方法。基于某个实际的用户负荷进行了案例分析,得到了混合储能系统的功率和容量配置结果,并分析了其运行特性。研究表明,在分布式可再生能源微电网中,多种储能技术耦合既能充分发挥每种储能的优势,又可以通过相互配合弥补各自的劣势,这对于可再生能源的充分利用和满足用电负荷的严苛需求具有重要的作用和意义,在分布式能源利用领域具有较好的工程应用前景。     

Research on energy storage capacity configuration for PV power plants using uncertainty analysis and its applications

Compensating for photovoltaic (PV) power forecast errors is an important function of energy storage systems. As PV power outputs have strong random fluctuations and uncertainty, it is difficult to satisfy the grid-connection requirements using fixed energy storage capacity configuration methods. In this paper, a method of configuring energy storage capacity is proposed based on the uncertainty of PV power generation. A k-means clustering algorithm is used to classify weather types based on differences in solar irradiance. The power forecast errors in different weather types are analyzed, and an energy storage system is used to compensate for the errors. The kernel density estimation is used to fit the distributions of the daily maximum power and maximum capacity requirements of the energy storage system; the power and capacity of the energy storage unit are calculated at different confidence levels. The optimized energy storage configuration of a PV plant is presented according to the calculated degrees of power and capacity satisfaction. The proposed method was validated using actual operating data from a PV power station. The results indicated that the required energy storage can be significantly reduced while compensating for power forecast errors.     

基于最优滚动控制域的储能控制策略

针对风电场预测功率与实际功率不匹配以及风力发电不确定性问题,提出一种以补偿风电预测误差和平抑风电波动为目标的储能控制策略。该策略以先进控制理论为基础,结合储能补偿预测区间和储能平抑风电波动区间,提取考虑储能运行成本的储能最优滚动控制域。首先,针对储能补偿预测误差目标,制定储能控制策略,提取允许误差内的储能补偿区间;其次,考虑风电功率波动要求及荷电状态（SOC）约束,采用模型预测控制求解出储能滚动控制序列,确定储能平抑区间。最后,考虑储能运行成本,将补偿区间和平抑区间相结合,制定储能最优滚动控制区间,以此为基础确定储能容量。以中国新疆某风电场为例,对该文提出的储能控制策略与传统控制策略进行对比验证,验证所提策略的可行性和有效性。     

基于二阶滤波的混合储能系统能量管理控制策略

针对由超级电容器与蓄电池储能构成的混合储能系统,提出一种基于改进型二阶滤波功率分配的荷电状态（state of charge,SOC）恢复控制策略。首先,分析传统一阶低通滤波算法的功率分配过程,构造具有功率误差反馈环的二阶滤波传递函数,消除传统一阶低通滤波器在响应高频功率指令时的积分作用,改善混合储能系统对目标功率指令的跟踪控制效果。然后,以归一化后的混合储能系统SOC为控制指标,制定滤波时间常数新型调整规则,动态优化混合储能系统功率分配指令。仿真结果表明,该控制策略可有效平抑风电并网功率波动,最大化利用超级电容储能可用容量,同时延长蓄电池使用寿命。     

基于混合算法的配电网中电池储能的多目标优化配置研究

基于随机会约束规划理论,计及系统的不确定性因素提出配电网储能电站多目标选址定容模型。首先分析配电网的经济性和可靠性特征,接着基于随机机会约束规划建立储能电站的优化模型。采用二进制粒子群算法和改进粒子群算法的混合算法对模型进行求解。最后利用研究模型,结合IEEE 33标准节点系统建立配电网储能电站优化算例,对离网模式和并网模式2种模式进行仿真,对优化配置结果进行对比和分析。