基于虚拟储能的直流微电网源荷储多时间尺度能量优化与分区协调控制

直流微电网内的源荷储采取虚拟储能形式易于通过多时间尺度能量优化及协调控制提升系统的运行性能。首先通过风电及可控负荷模拟电容储能充放电特性,构建含多灵活性资源的虚拟储能系统模型,并将其集成于直流微电网优化调度模型中,利用虚拟储能系统的充放电管理,完成系统经济调控;其次,为应对非计划性波动功率,引入双层调度模型,以保障经济运行的上层能量优化为基础,提出基于虚拟储能的源荷储短时分区协调控制技术,提升微电网运行的可靠性;最后,通过仿真验证了虚拟储能可充分激发直流微电网内源荷储在多时间尺度下的协同调节潜力,改善系统运行的经济性和安全性。     

适用于工业园区的微电网系统能量管理

为了提高微电网系统输出特性,满足工业园区并网要求,提出一种基于功率预测、前馈控制的微电网系统能量管理策略。通过功率预测,高效控制微电网系统输出功率,跟踪厂区负荷;基于前馈控制的储能波动平抑,有效平滑系统输出,并提高电池应用效率。在RTDS实时仿真平台上,结合能量管理器,搭建微电网系统硬件在环测试平台,MW级风光储微电网系统工程的长期稳定运行验证了所提算法的有效性和稳定性。     

一种含多类储能的并网型风光储微电网的能量管理方法

<正>近日,国家知识产权局公布专利"一种含多类储能的并网型风光储微电网的能量管理方法",申请人为南方电网科学研究院。本发明公开了一种含多类储能的并网型风光储微电网的能量管理方法。该方法在高电价段,优先利用风光等发电形式给负荷供电,若有多余功率则储存在储能装置     

基于小微企业需求响应的园区能量优化管理方法

近年来我国智能化小微园区建设规模迅速增长,如何在最大化利用能源的情况下保证经济效益是当前面临的重要问题。针对小微园区能量优化问题,建立了基于小微企业需求响应的光-储并网微电网优化模型。该模型在分析负荷特性的基础上,结合分时电价与光伏系统出力信息引导小微企业参与需求响应,同时考虑在光-储并网条件下,基于分时电价采取谷时储能、峰时释能的运行策略,优化园区能源调度,实现日前24 h园区经济运行成本最低的目标。仿真结果表明:以经济性为目标的能量优化模型,优化管理各系统之间的能量交互,可有效控制园区的经济运行成本。     

含分布式电源和电动汽车的微电网协调控制策略

微电网中包含可再生能源和电动汽车等不确定性电源和负载,不利于微电网的稳定运行。基于风光储的微电网系统,考虑电动汽车的时空分布特性,提出一种动态电价调整策略。根据可再生能源出力和负荷的实时数据,求出当前微电网中的不平衡功率,根据当前不平衡率(UR),发布对应的电价信息,充分调动电动汽车参与微电网的调度,实现微电网中可再生能源和电动汽车间的协调控制。最后通过搭建微电网仿真模型对所提动态电价调整策略进行验证,通过对比电动汽车无序充电和有序充放电情况下微电网的等效负荷以及储能运行情况,来验证该策略在微电网运行优化方面的有效性。     

面向智能化调度的微网群能量耦合协调控制策略及仿真分析

针对分布式能源附属于不同主体带来的协调控制问题,引入多代理系统建立多微电网的能量智能协调控制策略。将风光储、燃气发电和可控负荷聚合为微电网,并在用户侧实施价格型需求响应。针对多微电网运行特征,设计了3层协调控制系统框架,并提出了区域自治和全局协同优化控制的求解过程。算例结果显示:1)所提能源协调控制策略可用于优化并网与孤岛模式下多微网优化调度。2)储能系统以经济最优模式可获取更优的经济效益,寿命最长模式则为保障储能系统平稳运行而减少经济效益。3)考虑PBDR时,系统需求负荷峰谷比显著下降,对储能系统与燃气机组的备用需求减少,为可再生能源消纳提供了更大空间。因此,所提微电网协调策略能为决策者提供可靠的决策工具。     

分散自律架构下微电网功率管理与协调控制

以包含光储单元的微电网为研究对象,首先总结分析了微电网在并网和孤岛模式下光储系统中光伏与储能的逆变器控制策略;然后提出了微电网在并网及孤岛模式下的功率管理策略,在并网模式下通过调节储能来维持公共连接点(PCC)处交换功率的恒定,在孤岛模式下通过分析微电网的多分段P/f特性曲线,针对不同运行场景基于本地信息对网内功率实施分散自律管理及控制。针对储能充电的场景,提出一种基于储能充电功率修正的管理控制策略,该策略通过改变光伏DC端口的参考电压使其偏离最大功率运行点,从而达到减发电的目的以满足储能荷电状态及最大充电功率的限制。最后基于仿真和实验对所提控制策略进行验证。     

基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory, IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。     

考虑价格型需求响应的独立型微电网优化配置

为有效提高独立型微电网可再生能源消纳水平,根据独立型微电网内短期风光出力与负荷之间的供需关系提出一种动态分时电价机制,并基于替代弹性建立价格型需求响应模型;从经济性角度出发,计及电价引导下用户的用电行为,建立价格型需求响应参与的独立型微电网的优化配置模型,并采用遗传算法求解。以某海岛微电网为例进行仿真分析,算例结果表明:在独立型微电网优化配置中考虑价格型需求响应能够改善负荷特性,提高可再生能源的配置容量,减少储能和燃料发电机的使用,从而提高微电网的经济性。     

计划孤岛下考虑停电成本的微电网增配储能优化策略

为合理利用微电网储能资源,发挥储能系统的综合效用,提出微电网计划孤岛下考虑停电成本的增配储能优化策略。首先,建立考虑微电网负荷类型的停电损失模型,采用等微增率法则优化各类负荷的停电时间;然后,考虑不同时刻微电网风光出力和负荷需求不同,构建微电网计划停电典型运行场景;最后,以增配储能投资成本和切除负荷引起的停电损失之和最小为目标,以增配储能容量为决策量,建立微电网计划孤岛下考虑停电成本的储能优化配置模型,并采用粒子群算法进行求解。算例结果表明,所提方法能够在遵循负荷最优停电策略的框架下对储能容量经济增配方案做出合理决策。     

考虑广义储能的微电网主动能量管理优化算法研究

构建新型电力系统是促进能源转型和实现碳达峰、碳中和的重要支撑,微电网技术是构建新型电力系统的重要环节。如何提高微电网可再生能源的消纳水平和应对其不确定性具有重要研究意义。该文强调微电网的“主动”能量管理。首先,从势博弈视角,建立微电网可再生能源局中人、广义储能局中人和柴油机组局中人模型;然后,构建广义储能模型,让作为“虚拟储能”的柔性负荷和储能单元协调运行,在分时电价激励下制定柔性负荷的详细调度计划并参与优化;最后,针对可再生能源的波动性和间歇性,引入条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)模型,量化评估风光不确定性所导致的风险成本,以追求风险和收益的平衡。仿真结果表明,所提出的方法在保证微电网个体的自主性和自利性的基础上,可有效改善柔性负荷用电曲线,所提出的CVaR模型具有较好的鲁棒性,可为可再生能源运营商在收益和风险之间的平衡提供参考方案。     

计及需求响应和风光不确定性的微电网多目标优化模型

微电网旨在实现发电侧的灵活性和可靠性并存,兼顾可再生能源利用和用能稳定,基于此目的,构建了一个多能源、多储能结构、多类型负荷耦合的微电网系统,提出一种考虑微电网补偿成本、弃能成本、运营收入的多目标优化模型,并引入需求响应模型优化储能和用户参与调峰。为解决微电网中风光出力的不确定性,对风力发电和光伏出力场景进行削减,通过决策分析表将多目标转化为单目标模型,应用粗糙集理论进行目标函数权重计算。算例分析结果显示：场景缩减能够克服风光出力不确定性对系统调度的影响;需求响应有助于解决源荷两侧匹配度差的问题;需求响应和储能系统的协作效应,可以提高系统的稳定性。     

含虚拟储能直流微电网的储荷协调控制技术

利用负荷的可控能力模拟储能设备的能量调节特性,可成为负荷侧提高系统运行能力的可行方案。首先,建立了可控负荷的旋转动能与直流电容储能元件的充放电能量之间的转换关系,阐述了源于可控负荷的虚拟储能的定义;其次,考虑负荷收益和蓄电池寿命损耗,建立了直流微电网的经济性评价模型,分析了虚拟电容值与系统总收益的关系;然后,综合分析了可控负荷调速过程的经济损失和虚拟储能控制过程中的储能折损收益,利用粒子群优化算法求解经济模型,为虚拟电容值提供计算依据,并提出了含虚拟储能的直流微电网储荷协调控制技术;最后,基于典型算例计算不同时段的虚拟电容值,通过对比投入虚拟储能前、后的经济性收益,验证了所提储荷协调控制技术不但能提高系统的功率调节能力,而且可以提高直流微电网的运行经济性。     

基于改进竞争深度Q网络算法的微电网能量管理与优化策略

可再生能源发电的随机波动性和储能运行控制的时间序列耦合特性给微电网的能量管理与最优运行带来了诸多挑战,成为学术界研究的热点问题.文中提出一种基于改进竞争深度Q网络算法的微电网能量管理与优化方法,采用多参数动作探索机制和优化设计的神经网络结构,对分布式可再生能源的功率输出、能源交易市场的电价和电力负荷的状态等环境信息进行...     

基于储能SOC状态的微电网能量优化调度策略研究

为了满足微电网能量调度要求,根据储能系统在不同运行模式下的功能定位,提出了一种基于储能SOC状态的微电网能量优化调度策略。在调度响应方面,利用该策略可实现微电网与配电网功率交换遵循调度计划,保证调度计划的有效性。在经济运行方面,利用该策略可实现公共连接点配电变压器的最佳运行,降低电力系统损耗。该策略充分考虑了电力公司通过改变用电电价鼓励用户参与需求侧管理的需求,结合实时电价调整储能SOC状态实现用电成本最低。利用该策略可实现微电网离网时稳定运行,提高可再生能源利用率,保证重要负荷的供电,防止蓄电池的过充及过放等。     

风光储系统储能容量协调优化

合理的储能容量配置可以充分发挥风光储系统互补特性,基于Modelica非因果建模语言对含随机参数的风光储系统进行了动态描述,分层优化风光储系统的储能容量。外层模型以储能系统的初始投资成本、储能运行维护成本、联络线功率波动惩罚成本最低为目标函数,内层模型以联络线功率波动最小为目标函数;然后利用运筹规划算法求解;最后选取典型日算例数据,结合分时电价确定储能系统运行方式。仿真结果验证了本文储能容量优化方法的有效性,即优先考虑利用光伏与风力发电来满足负荷用电需求,结合分时电价,优先选择在0:00—6:00时间段内对蓄电池充电。     

计及电动汽车和风光资源不确定性的微电网优化配置*

电动汽车(electric vehicles,EVs)的规模化并网和风光等可再生能源的不稳定出力,给微电网电源容量优化带来更多不确定性影响。利用分时电价机制引导和蒙特卡洛方法模拟不同管理模式下的EV负荷,采用场景生成和K均值聚类算法构造风光典型场景集,以年总经济成本最优为目标函数,经粒子群算法优化得出含EV的微电网容量配置方案。仿真结果表明,考虑风光资源不确定性的配置方案能提高微电网的可靠性;有效的能量管理模式可以发挥EV的削峰填谷作用,降低EV用户年充放电成本和微电网年总经济成本。     

基于储能SOC和风光功率裕度调节的风光储联合调频策略

利用储能主动参与风光储场站内部调频控制方法,及风电机组和光伏机组配合储能参与风光储场站内部联合控制,以解决风电机组和光伏机组单独控制时带来的电压和频率稳定问题。对风光储各单元采用虚拟同步机（virtual synchronous generator, VSG）控制技术,基于储能的荷电状态（state of charge, SOC）实时调整储能的p-f下垂系数,同时根据风/光机组的功率裕度配合储能调整各自的p-f下垂系数,通过风/光/储联合控制实现系统频率调整。此外,为实现风光储场站系统的二次调频,对VSG技术中的频率-有功控制部分进行了修正,通过实时检测系统频率,对有功功率参考值进行自适应调整;最后,通过阶跃负荷扰动下对比储能单一调频、光储联合调频、风储联合调频及风光储联合调频4种场景来验证所提控制方法的有效性。     

直流微电网的多端虚拟储能协调控制技术

直流微网中可控性逐渐增强的源-储-荷需要高效的协调方法充分发挥其并网支撑潜力,将可控负荷、风机向储能归类处理后,使其虚拟出储能设备的充放电响应,便于提升系统的能量管理及运行能力。分析了可控负荷、风机旋转动能与电容储能间的转换关系,分别建立源于负荷和风机的虚拟储能模型。考虑负荷收益、储能折损和调风成本,建立基于虚拟储能的源储荷协调优化模型,计算不同时段的虚拟电容值,以实现系统长期经济运行。在此基础上,通过划分直流微电网的运行区域,提出虚拟储能的协调控制方法,以提高系统的电压稳定性。通过搭建直流微电网仿真系统,仿真结果表明,所提控制策略可显著提高微电网的经济效益和直流电压稳定性。     

基于小区源-储-荷协同的微网多能协调控制策略

小区光伏配备的储能装置容量有限且运行模式单一,不能充分发挥储能作用。文中将天燃气储气备用、空调可控负荷产生的虚拟储能与储能装置一起组成储能系统,提出使储能系统在光伏平抑波动、电网有功功率波动和峰谷电价套利3种模式下协调运行的控制策略。在光伏平抑波动和电网有功功率波动模式中,利用小波包分解得到虚拟储能输出功率参考指令,根据空调、燃气管道等状态信息得到虚拟储能输出功率,储能装置根据荷电状态选择性地作为虚拟储能的后备。峰谷电价套利模式中,利用储能装置空闲时段并结合分时电价信息进行充放电控制。3种模式协调运行,可实现小区源-储-荷能量管理。在Matlab中仿真不同模式组合下储能系统的输出功率,验证了所提控制策略的正确性和有效性。