能源互联网系统中复合储能协调优化配置方法研究

能源互联网是实现我国能源革命目标的关键,储能技术作为能源互联网发展的关键技术之一,受到广泛地关注与研究。能源互联网系统中存在多种能量资源,需要多种形式的储能技术协调配合。基于不同形式储能技术的原理及特点,对配置多种类型储能技术在能源互联网系统中需要达到的目标进行了详细分析,总结了能源互联网系统中的储能需求,明确了为能源互联网系统配置复合储能的必要性。在此基础上,提出了能源互联网系统中储能容量需求的计算方法以及多种储能协调优化配置方法,并对算例系统进行了计算和结果分析,验证了所提出方法的有效性及可行性。     

用于提高风电渗透率的复合储能容量优化研究

风力发电固有的波动性对电力系统安全稳定运行的不利影响限制了其入网规模。为此提出了用于缓解风力发电对电力系统带来的冲击、提高其渗透率的抽水蓄能-电池复合储能系统容量优化模型。提出了风电典型和特殊出力场景的确定方法,以提取出代表风电出力规律的场景集合。考虑风电并网功率波动率的约束,充分发挥抽水蓄能及电池储能各自运行特性的优势,以改善风电不同时间尺度的出力特性,并在计及复合储能系统投资及运行成本的基础上,确定出使系统费用最小的复合储能容量配置规模。采用风电场全年出力数据,以改进的RTS-96系统进行了仿真计算,算例结果验证了所提复合储能模型的有效性,在保证电力经济运行的情况下提高了风电渗透率。     

基于离散傅里叶变换的风电场储能容量的优化研究

文中分析了在风电场中配置储能系统的3种应用。基于风电并网功率波动率,采用离散傅里叶分析法对风电功率进行频谱分析,以获得满足风电并网技术要求的风电并网功率,并通过优化得出储能及系统备用容量。以某实际风电场的历史出力数据为例,对储能容量进行优化,优化结果表明,该方法在配置较小储能容量的情况下能够达到平抑风电功率波动的目的,大幅减小系统的备用容量需求,缓解了备用机组的负担,提高了系统对风电的接纳能力。     

风光火大型能源基地联合外送优化配置

针对风光火大规模能源基地联合外送问题,提出了大型能源基地联合外送中电源容量优化模型。首先对风光叠加后的功率波动性进行量化分析,采用互补率作为风光互补效益的评价指标,得到最佳风光装机比例;建立以配套火电容量为优化变量的目标函数,同时综合考虑输电网收益、配套火电年费用、输电工程年费用及缺电惩罚费用的优化模型,优化计算中采用遗传算法,实现消纳工程全局经济效益最优的优化目标。应用所提模型对某测试系统进行仿真计算,分析认为通过风光火大型能源基地联合外送,可实现风力发电、光伏发电在时空分布上的互补效益,提高输电工程的通道利用率,实现全局下经济效益最大化。仿真结果验证了所提模型的适用性和有效性。     

含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统协调优化运行研究

针对含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统优化运行问题,建立了电力系统协调优化模型。首先建立光伏发电出力模型,通过Wasserstein距离指标对光伏发电出力的连续概率分布进行最优离散计算,提出基于哈夫曼树的变权值K-means聚类算法对全场景进行聚类分析,得到了光伏发电典型出力场景。引入了考虑蓄电池折旧成本影响的蓄电池简化动力电池模型模型。综合考虑燃料成本、启停成本、排污成本及弃光量,以联合发电系统各供能主体的综合运行成本与弃光量最小为目标,建立了含高渗透率光伏发电/蓄电池的电力系统的协调运行优化模型,所提出模型能够最大程度上提高系统对光伏发电的接纳能力以及电力系统运行经济性、可靠性。最后应用提出的模型对一个测试系统进行仿真分析,结果验证了模型的适用性和有效性。     

含风电电力系统中复合储能系统容量优化方法

大规模风电并网会严重影响电力系统的稳定运行及安全。分析了不同种类储能系统特性的情况,提出在系统内配置由超级电容器、电池储能以及抽水蓄能构成的复合储能系统,充分利用电池和超级电容器充放电较迅速的特点以平抑风电功率波动,利用抽水蓄能机组调节容量大的特点进行削峰填谷,以获得最小系统总成本为目标,对该复合储能系统的配置容量进行优化。以改进的IEEE RTS-96系统为例,并基于国内某风电场的历史出力数据,进行了仿真计算分析。仿真结果验证了该复合储能模型及其容量优化方法的有效性,在一定程度上提高了风电的渗透率以及系统的运行经济性。     

含高渗透率风电的电力系统复合储能协调优化运行

风电的随机性、可调度性差等特点对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。为了增强系统对风电的接纳能力并提高风电利用率,文中研究采用抽水蓄能电池储能组成的复合储能在含高渗透率风电的电力系统中的协调优化运行。基于离散傅里叶变换(DFT)对风电出力进行频谱分析,将风电出力分解成短时间尺度的高频分量和长时间尺度的低频分量。利用电池储能响应速度快、容量小的特点,补偿风电高频波动部分以改善上网风电的波动性;根据抽水蓄能存储容量大的特点,参与系统调峰运行以解决接入风电后系统的调峰问题。以改进的IEEE RTS-96系统及实际风电场为例,对复合储能进行协调优化运行,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

基于空气直流断路器的中低压直流开断性能的试验研究

介绍了中低压空气直流断路器分断系统的基本结构及工作原理,阐述了分闸特性实验的条件和流程并进行了相关试验,结合试验结果分析了断路器触头弹跳等分断过程的影响因素,为中低压直流分断性能的研究和设计,及系统安全性和稳定性的考核提供了参考和依据。     

碳达峰约束下的省级电源规划方法

电力行业作为最大的碳排放来源，在实现碳达峰目标中扮演举足轻重的角色，而电源规划是调控碳排放的关键路径。为此，该文考虑不同容量机组度电煤耗与利用小时数差异，提出一种煤电机组群CO₂年排放总量计算方法，并在此基础上建立碳达峰约束下的省级电源规划多目标优化模型。该模型以系统总投资费用最少和规划期内CO₂排放总量最低为双重目标，并将预期的碳达峰实现年份区间引入约束条件。随后，提出一种基于蒙特卡洛模拟和NSGA-Ⅱ算法的多目标优化模型求解方法，以生成电源规划方案的Pareto最优解。利用所提方法对中国某省级电力系统进行电源规划，结果验证了所提方法的合理性和有效性。