基于改进海洋捕食者算法的配电网储能多目标优化配置北大核心CSCD

分布式电源(distributed generation,DG)的大量接入是配电网重要发展趋势之一,而储能系统的合理配置是提升配电网接纳DG能力的重要手段。本工作考虑高比例DG接入配电网造成电能质量下降问题,建立使配电网电压偏移最小、线损率最低、储能规划成本最优三个指标的储能多目标优化配置模型;针对目前侧重改进传统优化算法求解储能配置多目标优化问题性能不足方面,采用一种基于快速非支配排序和边界交叉构造权重设置参考点的方法对海洋捕食者算法改进,进而求解配电网储能多目标优化模型,得出储能在配电网中的最佳并网位置、额定容量和储能电池调度周期内的充放电功率。通过在IEEE-33节点系统上进行算例分析,结果显示:采用改进的多目标海洋捕食者算法能够有效地求解出在最优储能规划成本下使配电网经济、稳定运行的储能配置方案,及储能电池运行周期内最佳的充放电策略;并且通过对比多种智能优化算法,证明了所提改进海洋捕食者算法在求解储能多目标优化配置问题上具有良好的收敛性能、分布性能。     

基于改进粒子群算法的新能源侧储能容量配置

在新能源侧配置储能可有效减少弃风弃光,提高新能源消纳能力。综合考虑储能消纳风光的能力及其经济性,以风光电站弃风弃光电量和储能投资成本最小为目标构建新能源侧储能配置模型。提出基于改进多目标粒子群算法的优化算法对模型进行求解,在求出的各目标权重的基础上,采用熵权法排序得出最佳储能容量配置方案。以某风光电站为例进行仿真分析,结果表明,配置储能后可有效消纳风光,且具有较好的经济性,验证了所提方法的有效性和可行性。     

含风电场的电网储能系统选址和优化配置

储能系统的选址要根据具体的指标进行考核,指标的选取应考虑到储能系统接入电网后能为电网提供快速的有功、无功支撑,提高电网电压稳定水平,降低网络损耗,改善系统的小干扰稳定性等。因此,从安全、稳定、经济性三个方面建立指标评估模型,考核储能系统各接入位置的优劣,从而进行合理的选址。为了进一步实现容量的优化配置,针对目前电力市场的发展,构建了以综合效益最大化为目标的多目标最优潮流模型,在最优潮流指导下实现储能系统的容量优化配置。最后,建立基于电力系统分析综合程序(PSASP)的发输电网、风电场和储能系统仿真模型,按照所建模型进行储能系统的选址和容量配置。仿真结果表明,所建模型可以有效指导储能系统进行选址和容量的优化配置,并能够有效评估储能系统对大规模风电并网运行性能的影响。     

基于多目标优化的多电源配电网储能功率配置方法

为减少多电源配电网储能功率损耗，保持多目标电力平稳，在多目标优化算法的基础上，构建一种储能功率配置方法。综合分析经济、环保和技术三项指标，建立多目标优化配置数学模型，分析配电网各条支路中的电压幅值和电流幅值；利用多目标粒子群优化算法改进储能功率容量和接入方式，并将当前粒子群适应度与上一轮的适应度值做比较，得到pareto解，实现储能功率最优配置。通过与其他算法展开对比实验测试，结果表明，所提方法具有较高的投资运行经济效益、较低的电压偏差和网损，同时最优pareto解的曲线也是较为平稳的，使配电网始终处于安全供电状态。     

提升电网可靠性的储能系统最优经济性规划方法

提出兼顾电力系统多主体经济性与可靠性的储能电站优化规划方法。首先使用最优规划方法计算多主体经济性目标下的储能电站容量配置结果;然后使用蒙特卡洛（MC）模拟方法评估电网长时可靠性;而后基于经济性、可靠性及电网效益指标,使用逼近理想解排序法（TOPSIS）评估储能电站在各节点配置效果得分,统计多种发电及负荷场景下各节点评分实现选址,并依据储能功率及容量分布函数实现储能电站容量配置。最后,通过RBTS BUS6仿真,分析所提方法与单一指标下储能规划的对比结果以及关键参数的影响机理,验证所提方法的有效性及优越性。     

计及多典型天气特征的光储容量配置技术研究

在双碳目标下,新能源得到了国家的大力支持和发展,“十四五”开端,各省纷纷出台了有关新能源配置储能的政策,但是这种高比例强行配置储能的做法是否合理仍然有待商榷。针对此问题,提出一种综合多典型天气场景的储能系统容量配置方法。首先,使用K-Means算法对全年光伏日发电功率数据样本进行聚类;然后,建立双层优化模型,内层以弃光率最小为优化目标,外层以初始建设成本、运行维护成本和弃光损失最小为优化目标,旨在实现更优的经济性效果;最后,将混合蛙跳算法运用到双层优化模型中进行求解。算例分析表明,所提模型与求解算法使储能系统的容量配置在满足各种不同的典型天气情况下可以实现经济性最优,其结果验证了所提模型与求解算法的有效性和可行性,具有工程实际应用价值。     

考虑不确定性的微电网储能系统容量配置

文章对含有光伏、风电等微网系统的多储能形式的容量进行配置。首先,根据分布式电源及负荷的不确定性,确定微网系统中储电、储热、蓄冷3种储能形式的容量区间;其次,以微网经济运行成本最小为优化目标,以储能容量不越限为约束条件,保证微网向电网功率输出满足要求,求取各个储能形式的容量;最后,通过算例分析,验证最优容量配置与其他不同容量取值的优劣性,确定此方法在保证微电网系统经济运行的同时,有效提高微电网电能上网率。     

基于熔盐储热的综合智慧能源系统方案研究

熔盐蓄热供能技术是新兴的供能技术,是引导清洁供能、改善环境、提高电网稳定性的重要组成部分,将储热技术应用于电力系统中的大规模储能具有其独特的自身优势。本文基于自主研发建设的双罐熔盐储热-换热系统平台,研究提出了带有熔盐储热的风、光、储一体化的综合智慧能源系统方案,开发了可复制、可推广、可延伸,覆盖电/热/冷/水的带有熔盐储热的分布式能源多联供功能模块,并对系统用能进行了预测。系统具备多场景应用模式下的商业推广价值,为熔盐储热技术在供热制冷领域、热电解耦以及在综合智慧能源系统中的推广应用提供重要理论与技术支撑。     

计及微网储能系统多尺度不确定性容量协调优化

微网系统中的分布式电源和负荷需求的随机问题促使微网储能容量决策成为一个研究的热点话题.本文提出了多时间尺度下微网系统中源-荷的随机性和预测出力偏差的不确定性的储能容量优化方法.利用该方法建立了系统能量平衡关系和鲁棒性经济协调指标,刻画出了储能系统容量优化方法和微网随机因子间的定量关系,并兼顾微网运行经济性的目标.结合分层理论建立了含分布式电源的微网储能容量的双层优化模型,并采用多目标粒子群算法对本文的优化模型进行求解.仿真结果表明,所提方法能够保证储能系统容量优化配置,同时能获得良好的经济效益.     

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。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

太阳能等效转化利用模型及其效益研究

以能源局域网为依托,研究太阳能在转化利用过程中不同“能质”能量之间的等效转化关系及其效益模型。综合考虑负荷需求特性及当前能源消费价格因素对太阳能利用方式的影响,以太阳能利用率最大和系统运行综合效益最大化为目标,构建太阳能转化利用多目标优化模型;然后,采用量子行为的粒子群优化算法对模型进行优化求解,并与传统单一供能模式进行对比分析。结果表明,所提模型能有效提高能耗系统对太阳能的综合利用率及消纳能力,并取得更高的能售效益。验证了所提模型及其运行方式的有效性和可行性,为大规模太阳能的开发和利用提供了一个新的思路。     

基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳模型

为了有效减少弃风,提高风电消纳能力,该文从负荷侧出发,通过峰谷分时电价策略引导用户的用电方式,达到削峰填谷,优化负荷曲线的目的。同时,在传统热电联产机组中应用大容量储热装置,通过对储热环节的控制,解耦“以热定电”约束,提高系统调节能力。以系统煤耗量最低为目标,构建包含储热的热电联产机组与风电联合出力优化调度模型。该模型考虑系统中的含储热热电联产机组运行成本,同时兼顾储热、负荷侧响应与热电平衡的相关约束等因素,采用基于模拟退火的粒子群算法对模型进行求解,并利用算例比较不同模式下的结果,验证了模型的有效性。     

Energy management strategy and capacity optimization for CCHP system integrated with electric-thermal hybrid energy storage system

In order to improve the comprehensive energy utilization rate of combined cooling, heating, and power (CCHP) system, a hybrid energy storage system (HESS) is proposed in this paper consisting of electric and thermal energy storage systems. And the overall optimization design and operation of CCHP system with HESS are the main problems to be solved in application. Therefore, the topology and the energy flow model of CCHP system with HESS are established and analyzed according to the energy conversion characteristics of the component equipment. Moreover, combined with five evaluative restrictions for HESS system, a rule-based energy management strategy is designed to realize the decoupling regulation of electric energy and thermal energy in CCHP system. On this basis, a multi-objective optimization model is studied by taking the indicators of annual cost ratio, the primary energy consumption ratio, and loss energy ratio, and then the capacity parameters are optimized by particle swarm optimization algorithm (PSOA). Finally, a case is carried out to compare the energy allocation situations and capacity optimization results between CCHP system with HESS and CCHP system with single thermal energy storage system (ST). Results show that the capacity of ICE is reduced by 34%, and the annual cost and the primary energy consumption are saved about 7.69% and 18.47%, respectively, demonstrating that HESS has better optimization effect and applicable for small-scale CCHP system.     

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。     

基于太阳能利用的相变蓄热水箱结构优化

为解决因太阳能的不稳定性等因素导致的太阳能蓄热水箱储热/放热能力的不保证性问题,提出采用中低温有机相变材料58号石蜡作为相变蓄热材料的圆台式太阳能相变蓄热水箱。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的计算方法,在保证总蓄水体积(以100 L为例)不变的情况下,对水箱中不同内胆倾斜角度分别为75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°的放热过程进行数值模拟,综合对比和分析水箱放热性能模拟结果,得到当倾斜角度为105°时的相变蓄热构件放热性能最佳,可为太阳能相变蓄热水箱的结构优化设计提供理论依据。     

计及储能放电折损的风储一次调频配置优化方法研究

以风储联合参与一次调频为背景,以风储联合系统调频收益最大化为目标,提出一种考虑季节性出力差异和储能不同荷电状态放电折损模型的容量配置方法。其次,根据调频特性和放电折损模型提出一种合理可靠的储能始末平衡充电方法。最后采用粒子群算法求解问题,分析储能变寿命模型下陆上季节性出力差异以及不同储能容量、下限对储能配置的影响。结果表明：所提方法能延长储能使用价值,有效提高风储全天候调频能力和收益。     

Synergistic planning of an integrated energy system containing hydrogen storage with the coupled use of electric-thermal energy

Regional integrated energy systems (RIES) can economically and efficiently use regional renewable energy resources, of which energy storage is an important means to solve the uncertainty of renewable energy output, but traditional electrochemical energy storage is only single electrical energy storage, and the energy efficiency level is low. Hydrogen energy storage has the advantages of large energy storage capacity, long storage time, clean and pollution-free, and can realize the synergistic and efficient utilization of electricity and thermal power. Based on this, this paper proposes a synergistic planning method for an integrated energy system with hydrogen storage taking into account the coupled use of electric-thermal energy, which effectively reduces the system carbon emission and improves the comprehensive energy efficiency level. Firstly, this paper constructs an electric-thermal coupling model of the hydrogen energy storage unit and proposes an optimization strategy for the integrated energy system containing hydrogen storage taking into account the utilization of electricity and thermal power. Secondly, a planning optimization model with the lowest economy and carbon emission and the highest comprehensive energy efficiency was constructed. Third, the CSPO-GE optimization algorithm is proposed for solving the problem, which significantly improves the solution efficiency. Finally, a planning optimization simulation of RIES for a residential community W in northern China verifies the effectiveness of the model and method proposed in this paper. The comparative analysis of the three schemes shows that compared with the integrated energy system with conventional electrochemical energy storage and heat storage tank as the main form of energy storage and the integrated energy system with only hydrogen storage, the integrated energy system with hydrogen storage and heat storage tank can reduce carbon emissions by 43.8% and 7.61%, respectively, and improve the integrated energy efficiency level by 337.14% and 14.44%.     

热能储存过程的热经济学性能评价

从以热力学第二定律为基础的热经济学角度出发,对一个湿热热能储存过程进行了热经济分析,并提出了一个评价热能储存过程热经济生性能的指标－储存单位热能的净收益,讨论了传热单元数,无因次充热时间以及加热气流和被加热液体的热容量之比等参数对其性的影响,结果表明,对热能储存过程存在一最佳的传热单元数和无因次充热时间,在传热单元数较大时,还存在一最佳的加热气流与被加热液休的热容量之比。     

计及风光不确定性的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度

针对中国西北地区新能源消纳问题,该文聚合风力发电、光伏发电、光热电站、电储能装置组成虚拟电厂（VPP）,提出一种基于鲁棒随机优化理论的新能源虚拟电厂多时间尺度优化调度策略。首先对风力发电、光伏发电、光热电站与电储能装置进行数学描述,在此基础上建立VPP多时间尺度优化调度模型。在日前调度层中,以VPP运行效益最大为目标,依据风光日前预测出力建立日前优化调度模型;在时前调度层中,以VPP运行成本最小为目标,根据风光时前预测出力建立时前调度修正模型。同时,为了衡量风电、光伏发电出力不确定性对系统的运行影响,建立VPP随机优化调度模型。仿真结果验证该模型可提高运行效益与新能源消纳能力。