电池储能系统恒功率削峰填谷优化策略研究

以南方电网MW级电池储能示范工程为背景,以求解采用恒功率充放电策略运行的电池储能系统削峰填谷策略为目的,提出了电池储能系统恒功率削峰填谷优化模型及求解该模型的实用简化算法。该算法令电池以最大功率充放电,可以快速求解电池1d充电1次、放电多次情况下的电池储能系统充放电策略。给出了削峰填谷实时控制策略。针对深圳碧岭站的2组实际负荷数据建立了恒功率削峰填谷优化模型,分别采用多初始点的序列二次规划法和实用简化算法进行了优化,对2种算法的求解结果做了比较,证明了该算法的有效性。深圳宝清电池储能站的现场测试结果也验证了该算法的有效性。     

考虑“风-光-荷-储”联合运行的配电网双层规划方法

分布式电源与储能系统在配电网中的应用是当前研究的热点。提出了一种风机、光伏电源、储能系统在配电网中的双层规划模型。上层模型以投资、运维费用为优化目标,同时考虑区域的购电费用及网损费用,完成风机和光伏电源的容量配置;下层模型提出了一种储能系统削峰填谷的运行策略,基于该策略完成储能系统的选址定容工作。针对以上模型,提出以下求解方法:基于遗传算法求解上层模型,并通过K均值聚类方法对比研究输入数据序列长度对规划结果的影响,通过帕累托分析研究了投资运维费用与购电费用及网损费用的关系;使用YALMIP工具箱完成储能系统运行策略的求解,进而完成储能系统的选址定容工作。最后,通过IEEE-33节点标准配电系统仿真验证了所提模型在风机和光伏电源以及储能系统规划方面的有效性,结果显示所提储能运行策略具有良好的削峰填谷效果。     

基于SOC的储能削峰填谷控制策略

针对削峰填谷问题,以一天24 h为一个周期,在储能系统初始状态不变的前提下,使得储能参与到电网当中,在电网高峰时放电低谷时充电,从而达到储能对电力系统削峰填谷的目的。基于储能系统荷电状态（SOC）提出其削峰填谷的控制策略,并在该策略下,分别给出储能元件在恒功率和变功率出力方式下参与电网削峰填谷应用的额定功率P0以及其容量W。算例分析仿真储能元件不同出力方式下参与电网削峰填谷的效果。根据评价储能系统参与配电网削峰填谷的评价指标,对比储能分别以恒功率和变功率出力削峰填谷的效果,结果表明储能系统不同出力方式均可改善负荷峰谷差过大的问题,同时验证了所提储能削峰填谷控制策略的有效性。     

基于二次规划的电池储能系统参与电网削峰填谷离线优化

正参与电网削峰填谷是电池储能系统的基本功能之一。为使电池储能系统有效参与电网削峰填谷,提出一种基于二次规划的电池储能系统参与电网削峰填谷离线优化策略,该方法充分考虑电池储能系统实际约束,并能有效跟踪负荷波动规划电池储能系统充放电时间段及充放电功率。通过实例分析,验证了该算法简单、实用且可行。     

电池储能系统参与电网削峰填谷实用算法

为使电池储能系统简单有效参与电网削峰填谷,提出一种电池储能系统参与电网削峰填谷功率优化模型以及电池储能系统参与电网削峰填谷实用算法。该算法充分考虑电池储能系统实际约束,并能实用方便的规划电池储能系统充放电时间段及充放电功率。通过实例分析,该算法简单、实用、可行。     

计及负荷峰谷特性的储能调峰日前优化调度策略

为了使储能系统达到最优的削峰填谷效果,提出一种计及负荷峰谷特性的储能调峰日前优化调度策略。根据调度日内的负荷曲线,以储能系统的额定容量与额定功率为约束条件,分别计算在调峰过程中所能达到的最高填谷功率线、最低削峰功率线以及与之对应的充放电电量。根据所需的充放电电量差值,在储能系统未动作区间内,以储能系统经济性和负荷峰谷差改善量最优为目标,确定各时刻储能系统的充放电功率,实现充放电电量平衡。分别建立填谷调度模型、削峰调度模型及电量平衡调度模型,并制定相应的调度策略执行流程。构建调度策略评价指标,以某电网的负荷及风电数据为基础验证所提调度策略的有效性。     

考虑电热混合储能的多能互补协同削峰填谷策略

针对电网峰谷负荷波动日益严峻的问题,从负荷侧多类型能源深度耦合的角度,提出将电热互补混合储能系统应用于园区削峰填谷控制.基于电化学储能与相变储能系统电-热联合运行模型,综合考虑净负荷方差及运行成本的多属性决策目标,提出含电热混合储能系统的园区削峰填谷策略.并利用随机波动模型对园区负荷进行预测,分析所提策略应对负荷波动的抗风险能力.基于深圳商业园区的算例分析表明,电热混合储能系统能够在保证满足用户热需求的前提下,充分利用电化学储能灵活双向功率控制和相变储能长时间尺度调节能力,有效提升园区削峰填谷效果及运行经济效益.     

规模化分布式光伏并网条件下储能电站削峰填谷的优化调度方法

针对区域性规模化分布式光伏并网引起的系统调峰问题,本文提出了一种含储能电站的削峰填谷优化调度方法。首先从容量渗透率、天气等角度分析了规模化分布式光伏并网后对系统负荷以及调峰能力的影响;随后将储能电站作为独立电源接入系统,提出了规模化分布式光伏并网条件下含储能电站的优化调度方法,利用储能电站削峰填谷,以净负荷方差最小为目标,对储能电站充放电功率进行优化,兼顾系统经济性和风电优先调度,以系统运行成本最小为目标对常规机组与风电场群进行调度;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

考虑负荷优化控制的区域配电网储能配置

针对分布式电源接入区域配电网对负荷特性的负面影响,综合考虑储能充放电功率约束、运行约束以及配电网潮流平衡约束,建立了储能系统优化配置模型。以"削峰填谷"和"平滑负荷"分别作为负荷控制目标。针对"削峰填谷"提出控制负荷峰谷差、控制负荷方差以及控制负荷率3种优化策略,针对"平滑负荷"提出控制负荷变化量、控制负荷变化平方量以及控制负荷变化率3种优化策略,并结合储能系统的成本优化,利用两阶段粒子群算法进行模型求解。最后得出,控制负荷方差对于"削峰填谷"最有效,控制负荷变化平方量对于"平滑负荷"最有效。此外,得出不同储能充放电功率约束下负荷特性的优化趋势和储能容量最优配置变化趋势,为储能系统配置提供了有效参考。     

电能型-功率型混合储能日前-日内协同滚动调度策略

混合储能可以利用不同类型储能在电量和功率上的不同优势。然而,在滚动优化调度中,电能型储能资源（如电池储能）容易因较短的日内滚动时间窗而限制其削峰填谷的能力;而功率型储能资源（如超级电容）又容易因较长的日前时间窗而影响其平抑风电波动的效果。针对以上两种问题,文中提出一种同时考虑电能型和功率型储能资源的日前-日内协同滚动调度策略。首先,针对电能型储能削峰填谷能力受限的问题,将日内滚动周期扩展到一天中的剩余时间,并将调度范围划分为时间分辨率不同的两个部分,从而使该部分储能资源尽可能参与削峰填谷,同时提升模型的求解效率。然后,针对功率型储能平抑波动能力受限的问题,通过对波动量的极值点统计分析,提出有限时间窗电量约束策略,从而避免该部分储能资源因过度参与削峰填谷而导致能量不足。算例表明,提出的调度策略能够发挥不同储能资源的调度潜力,在削峰填谷的同时平抑风电波动,提升风电消纳能力。     

伏波动平抑下改进K-means的电池储能动态分组控制策略

针对电池储能系统(battery energy storage system, BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge, SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小-最大调度方法获取光伏并网指令。其次,设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer, IDMO),并利用它对传统K-means聚类算法进行改进,加快了聚类速度。接着,制定了电池单元动态分组原则,并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后,设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法,并据此提出BESS双层功率分配策略,上层确定电池组充放电顺序及指令,下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证,结果表明,所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时,降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。     

Optimal Energy Management for Smart Grid System Considering Battery Characteristics

This paper discusses optimal energy management considering battery characteristics for smart grid and microgrid systems. Energy storage systems are very important for energy peak shifting and peak load cutting in microgrid and smart grid systems, but optimal battery formulation and energy management in the use of expensive energy storage system and methods of taking account of battery characteristics are still in the developmental stage. First, the optimal battery placement for a smart grid system with lithium‐ion batteries is considered as a means of lifetime extension. The battery choice index for this optimal battery utilization problem of optimal energy management is discussed. Second, a smart grid system with a distributed battery system for grid frequency control with consideration of distributed control and battery characteristics is discussed. Optimal controllers for distributed battery systems to reduce the battery load and to expend the battery lifetime are designed. Simulations are used to demonstrate the effectiveness of the proposed method in comparison with conventional methods.     

江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示

2018年7月18日,中国首批101 MW/202 MW·h分布式电网侧电池储能电站在江苏镇江投运,在夏季迎峰度夏时段充分发挥电池储能系统调峰、调频、应急响应的作用,解决了镇江仿晋分区夏季负荷供电缺口,有效增加了电网的调节手段和调节能力,有助于电网安全稳定运行。投运至今,该储能电站已多次向电网提供自动发电控制(AGC)功率响应、调峰调频等辅助服务。首先分析了镇江电网侧储能电站建设的背景和内在动因,接着从电池选型、一/二次架构等方面介绍其集成方案,并对其AGC控制、应急响应控制以及一次调频控制分别进行了介绍与分析,最后从储能并网相关技术标准制定、储能并网检测工作开展、储能参与辅助服务市场、分布式储能应用研究等方面,深入探讨了江苏电网侧储能电站投运对中国储能技术发展与应用的启示和建议。     

液态金属电池储能系统在光氢耦合微电网中的优化配置

液态金属电池是一种新型电池,其与氢储能共同构成的综合储能系统可以很好地满足微电网的需求。首先为该综合储能系统设计了一套以经济性最优为原则的调度方案,使两种储能装置协调配合,共同平抑并网光伏电能的功率波动。其次,仿真计算该调度方案下的液态金属电池配置成本、微电网年利润、电池预期使用寿命、电池容量不足的天数等指标,并利用这4项指标构建液态金属电池储能系统性能的综合评价模型。最后,以某光氢耦合微电网为例,利用上述模型对不同容量液态金属电池的性能进行评价,得出了电池的最优配置容量。     

电池储能电站在风力发电中的应用研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

用户侧电池储能系统运行策略优化与效益分析

现阶段,电池储能系统（BESS）在用户侧得到了广泛应用。对安装在用户侧的BESS来说,运行成本主要体现为电池损耗成本,收益体现为用电负荷时序平移和月最大需量减少带来的电费支出下降。为发掘用户侧BESS的最大使用效益,建立了以用户综合用电成本最小为优化目标的BESS运行策略优化模型,并采用CPLEX求解器求解。仿真实验表明,对BESS运行策略进行优化可降低用户综合用电成本; BESS接入用户侧后,若容量选择得当,收益可覆盖成本,具有经济上的可行性。