基于合作博弈的光伏产销者分布式储能容量优化配置

针对光伏产销者侧分布式储能独立配置和使用时资源利用率不高问题,提出了一种基于共享模式的光伏产销者分布式储能两阶段容量优化配置方法。首先,在阐述光伏产销者社区内部分布式储能共享框架的基础上,以光伏产销者社区年用电综合费用最小为目标,优化社区分布式储能总容量;其次,在分布式储能总容量的约束下,计及分布式储能共享过程中的功率损耗,以社区内各光伏产销者年用电节省收益最大为目标,通过合作博弈的方法优化各分布式储能的容量;再次,考虑储能共享过程中的功率损耗影响,基于改进Shapley值法对合作博弈下的年用电节省收益进行分配;最后,通过算例仿真验证所提方法的有效性。     

考虑光伏波动的有源配电网分布式储能双目标优化规划北大核心CSCD

文章针对光伏不确定性出力的场景下合理高效求解分布式储能优化配置方案的问题,建立了基于误差场景模拟法的有源配电网分布式储能优化规划模型。基于节点电压综合灵敏度分析方法进行了储能布点优化,避免了储能选址问题的大规模求解;以配电网综合成本和电压波动总和最小为双目标,构建了分布式储能优化规划模型;采用基于ε-约束法对双目标优化模型进行求解,并计及主观权值修正进行了折中最优解的选取。通过误差场景模拟光伏出力偏离预测值的不确定波动,规避了光伏出力随机性对储能配置方案的影响。通过仿真算例验证了所提分布式储能优化规划方法的有效性与适用性。     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

提升光伏消纳的分布式储能系统控制方法

分布式储能具有分散灵活等特点,多分布式储能协同配合可以解决单一储能调节能力差、范围小的问题,可以进一步提高新能源消纳能力。提高新能源利用率。本工作通过建立一个光伏电站、两个分布式储能系统模型,并通过分析光伏电站出力,利用储能系统跟踪光伏出力的特点建立以分布式储能系统出力最小为目标的目标函数,结合发电系统的功率平衡要求、分布式储能系统的电池能量状态(state of energy,SOE)约束、分布式储能系统功率和容量约束,采用线性递减惯性权重粒子群优化算法,旨在在已有的约束条件下,寻求分布式储能系统的最佳效率。通过仿真分析该方法可以提高光伏消纳能力,减少储能系统动作次数,进一步增加储能系统的寿命。     

计及可靠性的含源配电网储能系统的优化配置北大核心CSCD

本工作研究了计及可靠性的含源配电网储能系统的优化配置问题。首先,提出了适用于含源配电网供电可靠率指标的计算方法,具体考虑了负荷时序、分布式光伏出力及储能系统运行特性。然后,基于上述计算方法,提出了计及可靠性的含源配电网储能系统的优化配置模型,综合考虑了配电网的可靠性和经济性指标,约束条件包括配电网潮流、系统功率平衡、光伏出力以及储能系统运行。最后,以17节点配电网为例,利用遗传算法对本研究模型进行求解,得到了含光伏配电系统中储能系统的最优安装位置和容量。并且,分析讨论了储能和分布式光伏同步配置、储能在系统侧集中配置等不同的安装方案以及子目标权重系数的设置对目标函数的影响。     

光储微网的储能优化配置与技术经济分析

在储能系统和光伏发电相结合的统筹规划中,电池储能投资成本、光伏装机容量、光伏并网价格以及热电联产(CHP)的采用对电池储能的容量配置和电池充放电策略具有显著影响。基于分时电价下的光伏储能系统,将电池储能的容量和功率的配置转化为根据电价时段划分的约束优化问题。以某工业园区为研究对象,建立光伏-储能系统功率流模型,优化计算得到经济效益最优化的电池容量和功率配置结果及电池充放电策略。基于内部收益率、光伏自我消纳率等指标,根据光伏上网价格和电网谷段电价的关系划分场景,通过光伏发电容量和电池价格的变化探究光伏-储能系统中电池储能的容量配置、经济效益的变化规律和热电联产对系统的影响。     

Analysis of access mode and control strategy of distributed energy storage system on user side

分布式储能系统在电力用户侧中的应用日益广泛,且应用场景多样化,对于电网来说是潜在的优良资源。然而其容量小、数量多、分布不均衡、单机接入成本高、系统操作及管理困难,给电网的规划运营带来了日益严峻的挑战和技术难题。本文就用户侧中的分布式储能典型应用模式及接入方式进行介绍,阐述各应用场景下分布式储能的应用模式和方案,并分析了典型应用场景下的分布式储能运行效果。通过对分布式储能系统技术形态和载体的分析,可为进一步研究分布式储能汇聚协调控制技术提供理论指导。     

基于改进遗传模拟退火算法的分布式光伏储能投资决策研究北大核心CSCD

文章考虑光伏出力的强随机波动性,基于地区光伏电站历史发电功率数据,采用改进的K中心点聚类算法提取光伏出力典型场景;考虑负荷、光伏出力时序特性,构建光伏、负荷联合时序场景。从场景发生概率角度出发,充分考虑光伏安装运维成本、售电、节能降损效益,以光伏电站经济效益最大化为目标,采用改进遗传模拟退火算法搜寻光伏电站最优位置和容量;采用超级电容平抑分布式光伏发电出力波动,以容量最小为目标优化储能装置充放电功率曲线,进而确定储能位置和容量。     

光储微电网功率优化方法及协调控制策略研究

光储微电网作为一种友好发电模式具有平抑网侧功率波动、光伏发电产能趋稳以及可调度性等优点,是实现“源-网-荷-储”系统稳定运行和可再生能源充分消纳的优选方案。围绕光储微电网功率优化与灵活运行提出了组件级配置方案和协调控制策略,进一步释放光伏发电潜力以及促进储能单元高效运行。首先,针对光伏组件失配导致的“木桶效应”及储能变换器效率低的问题,分别配置组件级光伏功率优化器和储能部分功率变换器,实现太阳能和电能最大化利用。其次,讨论光伏阵列和储能单元在并/离网工况下多种模式切换,考虑微电网各单元间功率动态平衡,提出一种光储微电网协调控制策略,实现各单元在不同控制模式之间平滑切换及功率自主分配。最后,利用Matlab/Simulink搭建30kW光储微电网仿真平台,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

PCM-空气隔热系统应用于户外逆变器模拟

介绍了相变储能材料和空气隔热技术结合应用在室外光伏逆变器场景的模拟研究,提出了一种通过控制空气层厚度来优化相变储能材料充放能过程的动态隔热策略。采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics对室外光伏逆变器进行模拟,通过分析不同隔热策略下逆变器受光照面元器件的升温状况对比各策略优劣。仿真结果表明,相变储能材料与空气隔热层结合可以有效减缓前者的融化速率,是一种理想的控制太阳辐射物体温度稳定的方案。提出的可调式隔热策略,在较低发热功率的情况下可取得不错的效果,但在环境温度较低或自发热功率过高的场景并无显著收益,其不同应用场景下的具体策略仍需进一步优化。     

计及功率损耗的分布式光伏-储能系统出力优化及容量配置方法

分布式光伏与储能(PV-BES)接入配电网可将不可控的光伏电源转化为可控电源,进而减小功率损耗并提高电压水平与稳定性。文章建立了以功率损耗变化率为判据的含有功、无功损耗的PV-BES系统出力优化模型;基于遗传算法对模型求解,在配电网不同负荷水平下对PV-BES系统出力进行优化;考虑成本经济性对光伏、储能系统容量进行配置。基于IEEE33节点系统仿真结果表明,文章方法与传统解析法相比,能明显降低功率损耗并提高电压水平。     

考虑分布式光伏与储能联合的区域电网电压稳定性控制方法

针对分布式光伏大量并网对区域电网造成的电压波动问题,文章提出了基于分布式光伏与储能协调的区域电网电压稳定控制方法。首先建立分布式光储系统电压稳定性模型,在此基础上研究分布式储能对区域电网节点电压的影响特性;然后建立了光伏与储能系统之间的协调关系模型,在可再生能源不同出力条件下进行储能装置的协调优化;通过建立区域电网内系统电压波动的最小目标函数,以区域电网的线路潮流和电池储能的充放能功率为约束条件,采用粒子群算法快速计算得到分布式储能的荷电状态,根据荷电状态进行充放能判断。以某区域电网实际运行数据为例进行了仿真验证,结果显示文章所提出的基于分布式光伏与储能协调的控制方式,可有效提升区域电网的电压稳定性。     

多场景下光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略

光伏发电的间歇性和随机性是制约其大规模发展的主要因素,由此文章提出一种适用于多场景的光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略。首先,针对光伏电站多个典型出力场景,并结合并网限制要求,对光伏原始功率信号进行变分模态分解,求得并网目标功率和储能需求功率,并利用阈值补偿方法缩短计算时长;然后,通过协调互补的双单元储能系统对储能需求功率进行消纳,使得各储能单元能够在标准充、放循环深度内独立承担任务;最后,在Matlab平台上对所提信号分析算法的平抑效果,以及光伏-双单元储能系统协同平抑功率波动控制策略的普适性进行仿真验证。仿真结果表明,在多个典型场景下,所测得的并网目标功率均满足并网限制要求,所选的分析算法可有效平抑光伏出力的波动,该协同控制策略能够保证双单元储能系统的长期稳定运行,大幅度提高了光伏并网的可靠性。     

Design of a grid-connected PV system with hybrid energy storage

由于国内的储能技术起步较晚,分布式电源中应用单一储能介质很难满足系统运行要求.基于某公司的光伏储能并网系统示范项目,以具有快速响应特性的超级电容器和具有大容量储能特性的锂离子电池为混合储能系统,以储能控制器为控制核心统一协调控制,使电能以可控功率按需送入电网.该系统可有效提高储能系统的功率输出能力,优化储能系统的充放电过程,延长储能电池的使用寿命,具有良好的应用及推广价值.     

“整县推进”模式下屋顶分布式光伏发电项目的典型设计方案和设计要点探讨

“整县推进”屋顶分布式光伏开发模式下,屋顶分布式光伏发电设计方案中的光伏组件、逆变器的选择及布置形式,接入电网模式的选择是关键。首先介绍了“整县推进”模式下屋顶分布式光伏发电的4种典型应用场景,并详细阐述了建设场址选择原则、主要设备的选型原则、发电量分析原则、接入电网设计原则,以及智慧光伏运维方案;然后结合实际工程中的设计实践,总结了屋顶分布式光伏发电项目设计要点,给出了整套设计方案,以期助力屋顶分布式光伏发电的大力发展。     

考虑需求侧管理的光伏微电网多目标优化调度方法

针对考虑需求侧管理(DSM)的光伏微电网优化调度问题开展研究。首先,在对典型光伏微电网结构和运行状态进行简要分析的基础上,以系统总运行费用和储能循环电量最小为目标,综合考虑功率平衡、储能系统荷电状态(SOC)、负荷可转移的时间范围等约束条件,建立在分时电价和DSM机制下的光伏微电网多目标优化模型;其次,针对模型具有多目标、多约束和非线性等特点,提出基于非支配排序遗传算法(NSGA-II)的优化求解策略。最后,在Matlab平台上对不同场景下的具体算例进行仿真分析,获得光伏微电网优化调度问题的多组Pareto最优解集。通过分析不同日照条件下的典型调度方案,验证优化模型的合理性和有效性。     

计及分布式光伏出力随机性的配网风险评估方法

分布式光伏并网导致配电网的渗透率升高,影响了配电网的安全运行。文章结合光伏出力的概率特性,应用聚类方法得到光伏出力的多个典型场景,进而得到各场景下光伏典型出力的概率分布模型。在此基础上,考虑由于谐波畸变和电压越限造成的失负荷功率,提出并建立了多场景下考虑分布式光伏出力随机性的配电网风险评估模型和指标体系。该方法能够用于分布式光伏接入配电网的节点优选,为分布式接入配电网规划提供有效参考。     

可调电能质量的光伏系统双层控制策略

分布式光伏电源渗透率上升会影响电能质量。为了充分发挥分布式光伏电源调节配电网电能质量的潜力,设计了分布式光伏发电系统双层控制策略。该控制策略包含中心控制层和本地控制层,其中,中心控制层实时检测电网和分布式电源的运行状态,决定功率调整方案;本地控制层采用了超级电容器和逆变器相互配合的新方案,并在超级电容器的双环控制结构中设计了功率前馈环节,提高了响应速度。仿真表明,设计方案能够使分布式光伏电源参与电网调频、调压、调度及灵活方便地调整自身储能元件能量状态,并有效保证直流母线电压稳定。     

光伏系统液流电池储能优化配置北大核心CSCD

液流电池具有长时储能成本低、系统安全性高等特点,适用于大规模长时储能的应用场景,通过对液流电池系统进行合理的规划配置,可以平抑新能源发电系统的间歇性和波动性,对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。目前缺乏基于液流电池技术特性和运行特性展开的新能源系统与液流电池优化配置方法研究,随着我国能源快速转型,充分发挥液流电池技术及运行特点,优化配置新能源系统中液流电池容量,对建立新型电力系统有着积极作用。本工作以光伏与液流电池联合发电的局域网为研究对象,提出了适用于光伏系统的液流电池储能优化配置方法,通过对液流电池系统中各个模块系统的运行特性、系统初投资和全寿期运维成本进行了深入地研究分析,基于液流电池系统具有功率与容量模块相分离的特点,对大规模液流电池系统的功率和容量配比进行了优化设计。综合液流电池系统模块优化设计的结果,对光伏与液流电池联合发电的局域网系统进行运行策略优化,在保证局域网供电稳定运行的同时,以液流电池系统初投资与全寿期运行成本之和最小为目标函数,求解得到优化液流电池优化配置方案。算例应用表明,大规模液流电池系统功率和容量配置为1 MW/8 MWh时为经济性最优的兆瓦级液流电池模块设计,25年运行期LCOE为0.292元/kWh;在本工作应用的局域网中储能优化配置的目标函数在储能配置为20 MW/160 MWh方案达到最优解。     

基于能量预测的光伏微网储能系统控制策略

以光伏微网储能系统为研究对象,提出一种融入光伏发电与负荷预测技术的储能系统模糊控制策略。该方案考虑了光伏输出功率随天气条件变化的随机性,建立了光伏短期功率预测最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;考虑电力负荷影响因素的多样性与不确定性,基于灰色关联度(GRA)建立了电力负荷LS-SVM预测模型;考虑建立在偏远地区的微网系统,因分布式电源上网造成电能质量下降和电能传输过程的浪费,建立储能系统模糊控制策略,以确定电能最优分配及就地消纳,以保证系统能源利用效率。根据算例分析表明,该控制方案不仅可准确预测光伏微网能量,而且可提高储能系统运行效率,降低电能传输过程中线路损耗以及对电网电能质量的影响。