含风储联合单元的电力系统两阶段日前调度模型

针对电力市场环境下含风储联合单元的电力系统日前调度问题,建立了两阶段调度优化模型。第一阶段基于描述风功率不确定性的概率场景集,考虑弃风和投标偏差惩罚,以风储联合单元的期望收益最大为目标,优化单元的日前投标量;第二阶段考虑风储联合单元出力偏差惩罚、环境成本和网络约束等因素,以系统综合运行成本最小为目标,进行日前机组组合优化。此外,还提出了一种日前出清偏差惩罚机制。IEEE-30节点6机系统的仿真实验表明,与传统调度模型相比,该模型具有风储调度出力偏差小,系统综合运行成本低,环保效益明显的特点。     

计及风电场和储能系统联合运行的输电系统扩展规划

储能系统可以为电力系统提供调频和备用等辅助服务,与风电场联合运行时还可以平抑风电功率波动,改善系统运行的安全性和经济性.风电场和储能系统(简称风储系统)联合运行已成为一种受推崇的运行模式.因此,在未来的输电系统规划中就需要适当考虑风储系统的联合运行,这正是文中旨在解决的中心问题.首先,以钠硫储能系统为例,分析了储能系统成本与可放电次数的关系;在此基础上,提出了风储系统联合运行策略,在降低储能系统成本和平抑风电功率波动之间进行合理折中.之后,建立了考虑风储系统联合运行的输电系统两层规划模型,综合考虑了输电投资成本和风储运行成本,采用改进粒子群算法求解所建立的优化模型.最后,用18节点和46节点算例系统说明了所提出模型与方法的可行性和有效性.     

基于剩余需求曲线的风电-储能一体化电站投标决策方法

针对风电-储能一体化电站（简称风储电站）在日前电能量和备用市场中同时作为价格决定者的投标问题，提出了一种基于剩余需求曲线的电量-备用联合投标决策方法。首先，考虑储能系统运行约束以及电能量-备用市场的耦合关系，在风储电站日前投标范围内生成电量-备用的可行投标组合，基于神经网络预测计算对应的市场出清电价，提出了电能量和备用市场中剩余需求曲线的联合建模方法。然后，建立了用于开展日前电量-备用联合投标的随机优化决策模型，以风储电站收益期望最大为目标调整储能系统的日前出力计划和备用容量，同时考虑实时市场的不确定性，通过调用储能系统的备用容量降低风储电站的实时偏差惩罚。最后，通过算例仿真验证了所提投标决策方法的有效性。     

含风储一体化电站的电力系统多目标风险调度模型

风储一体化运行是未来风电站的一种发展趋势,与储能和风电分别受系统调度相比较,更有利于提高风电接入电网的利用率。基于一体化电站中电池储能系统的运行特性及风机故障机理,提出考虑含风储一体化电站的电力系统失负荷和弃风风险指标,建立以系统运行风险最小、火电机组煤耗量最少,以及弃风量最少的多目标优化调度模型,以解决系统运行过程中风险、发电成本与风电消纳之间的矛盾。算例验证表明,与传统风储联合运行模式下的调度结果相比,一体化后虽然风险略有增加,但显著提高了系统运行的经济性和风电消纳能力。     

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.     

计及不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略

风电出力的强不确定性严重阻碍了电力市场上报计划的精准执行,由此产生的偏差功率可能使风储联合系统背负高额的偏差惩罚和弃风损失。为了减小投标决策失误导致的经济亏损,建立了一种风储联合系统多时间尺度市场投标模型。借鉴美国现有的市场机制,建立风储联合系统参与能量市场和调频辅助服务市场的收益、成本模型;为了提升风储联合系统投标策略的准确性,基于Copula函数对风电出力不确定性进行量化建模,以此为基础预留部分储能出力能力,从而降低由偏差功率产生的经济性风险;以风储联合系统的预期净收益最大为目标,制定能量市场和调频辅助服务市场的日前投标策略,并在日内阶段根据超短期风电预测数据修正投标决策,提出一种考虑风电出力不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略。基于我国某实际风储联合系统进行算例分析,结果表明所提策略能够有效提高风储联合系统的经济收益,避免资源浪费。     

储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法∗

为充分挖掘储能参与系统调峰潜在价值,合理分配风、储、火等系统出力,有效降低系统运行成本,提高 可再生能源消纳水平,提出了一种储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法.为了提高模型泛化能力和预测精度,采用基于集成学习的风电预测方法得到风电场出力曲线.分层优化调度方法的上层优化模型以最小化净负荷波动为目标,对各时段储能电站充放电功率进行优化.下层优化模型以最小化风-火-储联合系统运行成本为目标,基于上层优化模型传递的净负荷曲线,优化求解得到火电机组最优出力和最大调峰收益.     

马尔可夫预测的多目标优化储能系统平抑风电场功率波动

在高比例风电主导的可再生能源电力系统中,配置储能系统是缓解风电功率波动、实现削峰填谷、提高风电可调度性的有效解决方案。文中从大规模储能出力水平以及风电未来输出对当前储能运行影响的角度出发,设计了风储联合运行的多目标优化仿真模型。采用马尔可夫预测模型形成风功率未来输出评估,同时利用粒子群优化算法实时滚动优化风储并网功率,获得储能电池最优运行策略。利用某百兆瓦级风电场的典型风功率数据进行仿真,仿真结果表明所提方法平滑效果良好,避免了储能电池过度充放电,防止了储能电池进入死区的情况,提高了风储一体化系统的可靠性和经济性。     

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。     

风光储联合系统输出功率滚动优化与实时控制

为改善风光储联合系统输出特性和降低储能电站功率补偿压力,提出了一种在线滚动优化和有功实时控制相结合的协调优化控制方法。在线滚动优化建立了联合系统总的平均有功功率偏差最小、储能电站充放电次数最少和优化末段储能电站剩余电量最大的优化模型,通过非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法求解,给出风/光/储分钟级的计划出力曲线。有功实时控制实现风/光计划出力微调和储能电站实时控制,风/光计划出力微调模块根据实时风速和光照等信息,平衡计划超额;储能电站动态给出功率上限,提高了应对风/光爬坡的能力。仿真算例表明,所提控制方法使储能电站在较低的充放电次数下,与风/光配合协调控制,降低风光储联合系统平均有功偏差,改善联合系统跟踪计划出力的能力。     

风储联合系统的储能容量优化配置

大规模风电并网给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战。储能系统在提高风电接入能力方面具有广阔的应用前景,然而储能的高容量成本制约了风储联合系统的发展。为解决大规模风电并网的功率波动问题,在考虑风电出力波动性和电池储能系统自身运行约束的基础上,提出了风储联合系统的储能容量优化配置策略。算例结果表明,只有当系统惩罚成本的减少足以弥补储能投资的增加时,风电场才有动力投资储能。通过合理配置储能容量,能够在平抑风电功率波动的基础上,提高风电场运行经济性。     

利用电化学储能追踪风电预测曲线的风储联合调度经济性分析

针对风电场上报给调度中心的超短期功率误差较为严重,给风电大规模并网带来了巨大阻碍,严重影响风电竞争力的问题,提出利用储能系统追踪风电功率预测曲线的风储联合出力模型。首先通过长短期神经网络进行风电功率超短期预测;然后通过风储联合出力,同时考虑储能系统全寿命周期建设成本以及引入储能系统后风电场上报预测曲线误差惩罚成本的经济性影响;最终确定风储联合调度计划。在吉林省某风电场实测数据的基础上,对比不同追踪模式下的风储电场经济成本和风电利用率。仿真结果表明,运用所提风储联合发电模型发电度电成本为0.231 6元/kWh,相对于无储能模式降低22.67%,同时风电利用率提高17.48%,均方根误差降低0.07,平均绝对误差降低0.08,说明所提策略可以在保证风储电站的经济性的同时有效减少风电并网功率误差,提高风电利用率。     

风储系统中储能的应用研究综述

利用储能技术对负荷削峰填谷,抑制风功率波动幅度,提高风出力预报精度和低电压穿越能力,不仅可以减少系统旋转备用容量,确保基于风电出力预报的风电调度计划被有效执行,而且兼顾了系统运行的经济性和安全稳定性,所以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。介绍了储能在风储系统中的接入方式、风储系统中短期调度曲线的确定、涉及储能的寿命和其充放电控制策略,对储能的价值评估进行了分析,为储能技术在清洁能源中的应用推广提供参考。     

风储一体化电站容量双层优化规划研究

在风储一体化电站系统规划问题中,为了达到系统总容量最大且全局经济性最优的目的。提出一种双层规划模型方法:上层规划模型以风储一体化电站总容量最大为目标,考虑当地风能资源与电网资产构成的风电消纳能力等约束条件;下层规划模型以风储一体化系统一次性投资费用最小为目标,优化风储配比,主要考虑风储出力目标和电力瞬时平衡等约束。并设计嵌套的遗传算法对该模型进行求解。其次,通过某风电场实例验证,得出该模型规划的风储一体化系统在无风或系统出力与调度计划出力不一致的情况时能以2.8 MW的风电场期望功率持续出力4.9 h的结果,表明该模型规划的系统在一定时间内具备响应电力系统出力需求的能力。最后,进一步分析了发电机组类型和风资源Weibull参数对风储容量规划结果的影响,结果表明当形状参数位于1-3和尺度参数位于4-10的区域时其规划结果具有很强的适应性,同时也指出规划模型没有能够全面反映储能作用的局限性。     

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。     

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。     

储能参与低碳灵活调峰的双层优化模型

为了计量储能设备对系统碳减排的贡献和对系统灵活调峰的影响,建立了考虑系统碳排放与系统运行风险的储能双层优化模型。首先,改进火电机组碳排放计量模型,详细刻画火电机组出力产生的碳排放,提出考虑储能充放电功率的碳排放计量模型。上层模型以系统碳排放、负荷峰谷差率和储能运行成本最低为目标,决定各时刻的储能充放电功率。然后建立含储能可调节容量的风电运行风险费用函数。下层模型以切负荷风险费用、弃风风险费用和火电机组调节风险费用最小为目标,以上层所得储能充放电功率为约束,确定各时刻的储能备用容量。采用免疫遗传算法求解上层问题,调用MATLAB中CPLEX求解器以及点估计法联合求解下层问题。仿真结果表明,模型可以降低负荷峰谷差,同时减少系统碳排放,计量储能对减排的贡献;通过设定储能备用容量,提高系统的调峰灵活性,减少系统运行风险。上层储能功率优化模型与下层储能备用容量优化模型相互制约,为系统的低碳与灵活运行提供参考。     

用于平抑风电功率波动的电池储能系统控制策略

摘 要：采用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）与风电场形成联合系统可平抑风电功率波动。如何制定BESS的控制策略以有效平抑风电功率波动,进而最大化系统接纳风电的能力是一个值得研究的重要问题。在此背景下,针对采用BESS平抑风电功率波动的控制策略开展研究工作。首先,针对风储联合系统的结构及特性,建立BESS的数学模型。考虑到BESS在当前时段的充放电行为影响其在下一时段的电池状态,在满足电池实际运行约束的前提下,提出用于平抑风电场出力波动的BESS的改进控制策略。之后,发展以风储联合出力波动越限概率最小为目标的BESS优化控制策略,并采用AMPL/CPLEX商业求解器求解。最后,以某风储联合系统为例,对所提出的BESS改进控制策略和优化控制策略平抑风储联合系统整体出力波动的效果进行验证。     

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.     

并网型风储联合发电站有功出力控制与仿真

在风电场配置电池储能是一种提升风电电能质量与促进风电消纳的有效手段。本文建立了并网型风储联合发电站工程化电磁仿真模型;提出了风储联合发电站在平滑风电功率波动与跟踪调度计划出力2个运行目标下的有功出力控制策略;分别通过模拟实际风速波动与给定调度计划指令,对风储联合发电站在2个运行目标下的有功出力进行了分钟级仿真验证。结果表明:通过搭建风储联合发电站工程化电磁仿真模型,可以根据自然资源条件,在工程规划与设计阶段快速评估风储容量配置及其运行效果,指导大型风储联合发电工程建设。