基于氢气储能的热电联供微电网容量优化配置

以光伏系统、氢燃料电池、电解槽、储氢罐构建的热电联供微电网为研究对象,制定初始投资成本等年值以及年运行成本最小的优化目标,提出热电联供微电网热负荷满足率评价指标,针对系统运行的基本约束设计微电网控制综合策略,并以某地历史源荷数据为参考,建立满足工程应用的数学模型,采用粒子群优化算法进行求解,得到氢气储能的孤岛型微电网热电需求基本方案。从应用层面论证氢气储能替代电池储能的可行性,并进行微电网系统容量优化配置,可满足居民负荷供能需求,提高系统运行经济性,预期具有较好的应用前景。     

考虑需求侧响应的微网混合储能优化配置

在微网中配置混合储能并引入需求侧响应机制,有利于提高电网运行时的灵活性,降低分布式电源对电网带来的冲击。针对含风力发电机、光伏、储能的并网型微电网,引入需求侧响应机制,建立了以混合储能全寿命周期净现值、微网购电成本和需求侧响应成本为目标函数的微网混合储能优化配置模型,对混合储能容量进行优化配置,采用改进差分算法求解该模型。结合某地实际微网进行验证,结果表明,混合储能可有效改善分布式电源对微电网的影响,需求侧响应可显著降低混合储能成本,提高微网运行的经济效益,为类似微网混合储能优化配置提供了参考。     

基于虚拟储能的微网风光储容量优化配置方法研究

风光储互补发电系统能够提高微网系统的稳定性.为了提升微网储能资源的合理配置,文章基于虚拟储能和电力弹簧概念,提出了计及主配储能协同的微网风光储容量双层优化配置方法,并利用改进的粒子群算法对风光储容量双层优化配置方法求解.最后,通过算例分析表明,文章配置方法提高了微网系统调节能力,降低了电压偏移率.     

Simplified design of independent hydropower-PV-storage micro-grid system

含可再生能源的独立微电网为解决无电地区用电提供了一种因地制宜的可持续的电力解决方案,但目前微电网由于理论性强、可操作性差,市场推广困难。为了解决目前微电网项目开展的壁垒,提出了一种关于独立水光储微电网系统的简化设计。根据项目所在地的微电源与负荷特性,计算系统的需电量,得出光伏及水电等电源所需的配置容量。为合理地协调各个时段微电网系统内各电源的出力来满足各时段负荷的需求,确保微电网内各电源模块出力与负荷需求的实时功率平衡,最大程度保障系统供电可靠性,本文提出了系统的两个重点考核指标——系统缺电率及能量溢出比,根据这两个指标,确定微电网系统的电池储能系统的配置容量。本文总结了一套合理的关于微电网的通用初步设计方法,为从事微电网的工程设计人员提供了便利。     

考虑复合储能电站接入的电网日前-日内两阶段滚动优化调度

为提高电力系统对光伏的接纳能力,降低光伏波动对电力系统运行的影响,提出一种考虑电池储能-抽水蓄能复合储能的电力系统日前-日内两阶段“源-储-荷”协调优化调度策略。首先,在日前调度模型中,以最小化系统总运行经济成本为目标,综合复合储能资源和负荷侧各类需求响应资源对电网进行双端协调优化。然后,在日内短时间尺度上,供需双端协调优化机组出力与需求侧响应,充分发挥抽水蓄能的调峰能力以及电池储能对光伏波动的抑制作用。所提模型通过CPLEX软件求解,算例结果验证了该模型能协调优化系统内各类可调节资源,有效降低系统弃光率。     

计及天然气压力能的微电网储荷协调优化调度

为解决天然气输送过程中压力能的浪费问题,提高天然气能源利用率,提出将天然气压力能发电系统引入至微电网整体调度方案中。针对天然气压力能发电系统中前后端口的补热需要,将微电网中的风冷热泵补热系统与压力能发电系统进行耦合。考虑到由天然气管网中流量波动和环境因素造成的压力能出力波动问题,提出微电网储荷一体化协调优化方案,以确保系统高效稳定运行。基于上述内容,构建考虑可控电源出力成本、储能调度成本、微电网与配电网的交互成本和负荷调度成本的微电网优化调度模型,并采用Yalmip工具包编写优化调度程序。最后,通过对西南地区某调压站数据进行仿真,验证该方案的可行性与经济性。     

基于频谱功率分配的微电网微源容量优化配置

光伏等新能源发电具有波动性,将其与可控发电装置或储能等可控微源相结合以微电网的形式发电,可减小功率波动对电网的影响。针对含光伏的独立型微电网,对其中微燃机和储能进行协调容量优化配置,通过对微电网的净负荷进行频谱分析,并考虑微燃机与储能对负荷波动的响应特性,利用优化频域分频点的方法确定微燃机与储能的功率分配策略,根据此功率分配策略,计及储能和微燃机的运维成本及储能的循环使用寿命,将分频点和电源容量作为优化变量,建立了以年综合成本最小为目标的双层优化配置模型。算例结果表明,合理的分频点可使储能与微燃机的容量配置更为经济,并可提高储能的循环使用寿命和降低微燃机的运行成本。     

光伏电站复合储能电压波动抑制双层优化控制方法

大规模光伏电站的不断接入为电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。为解决光伏电站出力不确定性所造成的功率波动问题,提高光伏电站在并网点处电压的稳定性,文章采用由蓄电池与超级电容组成的复合储能一体化控制方法,提高光伏并网点电压稳定水平。首先研究由光伏电源、复合储能构成的典型复合储能系统拓扑结构下储能双层优化控制策略;其次,在不同储能介质的荷电状态与充放电特性模型基础上,研究基于不同光伏并网点电压波动场景的多储能介质组合电压波动抑制优化控制模型及其求解算法;最后,以并网光伏电站数据为基础,建立光伏复合储能电压波动优化控制仿真模型。仿真结果及其分析表明,文章所提出的基于复合储能的并网点电压波动抑制模型能够有效提升并网点电压稳定性能。     

基于序列运算的风光储混合微电网可信容量评估

以含风光储的交直流混合微电网为研究对象,通过聚类分析方法对气象条件进行分类,搭建风光储出力概率模型并进行序列化。提出一种序列运算方法计算交直流混合微电网用电不足期望值,从而迭代求得可信容量,针对风光装机容量配比以及直流负荷敏感度对可信容量的影响进行了分析,并将计算结果与蒙特卡洛法进行了对比,验证该文所提方法的正确性与有效性。     

基于改进粒子群算法的风光水互补发电系统短期调峰优化调度

风光水互补发电系统优化调度需要考虑风光电源的间歇性及波动性,同时还要处理梯级水库复杂的水力联系及不同电源之间的电力联系,因而建立风光水互补发电系统短期调峰优化调度模型,并采用粒子群算法进行求解,针对粒子群算法的早熟及后期收敛速度慢等问题,从惯性因子和种群拓扑结构两方面对粒子群算法进行改进,并对福建省电力调控中心管辖的12座常规水电站、木兰溪1座抽水蓄能电站、31座风电场、5座光伏电站组成的风光水多种电源互补系统进行数值分析。结果表明,所建模型能较好地实现对电网负荷的削峰填谷,所提算法显著提高了求解效率和求解质量,是一种解决风光水互补发电系统短期联合优化调峰调度实用性很强的有效算法。     

基于改进支持向量机的多能源电力系统中储能容量规划及运行模型

研究多能源电力系统中储能装置的定容及运行,有利于减小功率波动,降低对电网的冲击,提高电能质量。以青海省海西千万瓦级可再生能源基地为例,首先根据光伏电站和风电场的历史数据分析了两种新能源发电系统的出力特性,在此基础上建立了支持向量机模型,对新能源电站的输出功率进行了短期预测。根据光伏电站和风电场的出力预测误差,建立了ARMA误差预测模型,进一步修正了光伏电站和风电场的预测曲线,最后根据出力预测曲线的功率谱确定了储能系统的容量及出力曲线。研究成果可为新能源并网提供技术支持。     

一种新型太阳能冷库系统的模拟及实验研究

针对太阳能光伏发电技术、需求侧管理（DSM）技术和储能技术提出一种新型太阳能冷库系统。探讨利用冷能储存和光伏发电来减少和转移峰值电力需求、降低电力消耗成本的潜力。建立系统的仿真模型并通过实验进一步修正,结果表明系统在5—8月份基本可节约60%以上的电费,能源节约率最高可达48.38%,相应的电费支付最高可节省65.40%。     

Optimal day-ahead energy planning of multi-energy microgrids considering energy storage and demand response

Due to the environmental and economic advantages of combined heat and power (CHP) units, their use in power grids has expanded. The entry of CHP into power systems increases the complexity of the economic power flow problem. This complexity is due to the introduction of multiple constraints into problem. A mere electricity supply is not optimal in today's networks, and energies such as heat, power and gas must be planned and managed simultaneously as an energy hub. Therefore, in this paper, an intelligent multi-energy microgrid (MG) consisting of power generation units, CHP units and gas units is modeled for day-ahead energy management (DAEM). The economic distribution problem focuses on the amount of power generation, heat and gas of the units in the system. In contrast, the total generation cost of the system is minimized, and all the equality and inequality constraints of the problem are observed. The proposed microgrid includes various energy-dependent equipment such as CHP units, gas boilers, electricity-to-gas units, power and heat storage units and electric heat pumps. Also, price-based load management was included to reduce costs due to the transfer of information between the consumer and the generator in the context of smartization. Since the above problem is difficult to solve due to various constraints and decision parameters, a newly developed optimization method based on water flows was proposed. The simple movement of water flows on the ground is efficient and optimal and always follows the shortest and fastest path to reach the deepest point. In the proposed algorithm, simple movements of water in routing, a change of direction and even the creation of rapids and vortices were simulated as various mathematical operators. Finally, the proposed model and method were examined in different scenarios. The numerical outcomes demonstrated that, the proposed modeling framework is superior to hub-based multi-carrier microgrid models in terms of power system security. The sensitivity of operational expenses to changes in initial values of energy storage systems (ESS) and thermal storage system (TSS) is proved that the cost of operation reduces as the baseline values of ESS and TSS are reduced to 0.2% of the maximum capacity. Because DAEM performance is less flexible when the primary values are reduced by 0.2% of the maximum value, the system running expenses increase marginally.     

基于集合经验模态分解的微电网混合储能优化配置

为了平抑微电网联络线功率,该文采用磷酸铁锂电池与超级电容组合的方式进行微电网混合储能优化配置。首先,根据电网调度安排,将微电网净负荷分解为联络线功率与混合储能系统总功率。其次,通过集合经验模态分解将混合储能总功率分解为锂电池平抑的低频分量与超级电容平抑的高频分量,并建立混合储能的等年值成本、平抑联络线功率、能量供需平衡目标函数,采用自适应粒子群算法求解混合储能容量。根据储能的荷电状态,采用模糊控制算法对锂电池、超级电容的充放电功率进行二次修正,保证储能系统的长期运行。基于某并网型微电网进行算例分析,仿真验证该方法的经济性与有效性。     

基于风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度

针对风电、光伏出力的随机性、间歇性和波动性而导致其在大规模接入电网时对电网发电计划制定和调度产生的影响,提出了含风-光-蓄-火联合发电系统的多目标优化调度模型。利用抽水蓄能的抽蓄特性,将风电和光伏出力进行时空平移,使风-光-蓄联合出力转变为稳定可调度电源,具备削峰填谷的功能,与火电机组共同参与系统优化调度。以风-光-蓄联合出力最大、广义负荷波动最小和火电机组运行成本最小作为目标函数,建立多目标优化调度模型,通过多目标处理策略,使目标函数简化为2个,以降低问题维数;在求解阶段,利用分层求解思想,将模型划分为两层,分别采用混合整数规划方法和机组组合优化方法进行求解。10机测试系统仿真结果表明：所建模型可以提高风能和太阳能的利用率,缓解火电机组的调峰压力,大幅降低风电反调峰特性对电网的影响,从而保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

基于PVsyst的山地光伏系统设计与优化

针对山地光伏电站建设的技术难点进行分析,在提高山地光伏电站的效率、降低成本、保证系统运行安全的情况下,对徐州鼓楼区九里山南山坡太阳能光伏电站的系统进行设计与建设,对组件的排布方式、阵列间距、组件的支架与基础设计、系统设备的选型、方阵阴影分析、电站发电量与节能减排进行优化设计与计算。     

风-光-火-蓄联合系统两阶段优化调度

由于间歇性能源出力具有不确定性,该文利用抽水蓄能容量大、响应速度快的优势,建立风-光-火-蓄两阶段动态调度模型。长时间尺度以总成本最低为目标,综合考量系统运行成本、SO₂、NO_X、PM排放量、弃风弃光量惩罚,来优化可控电源出力。短时间尺度以长时间尺度为基准,基于模型预测控制原理滚动求解出力增量,使抽蓄机组有功出力偏差最小,以增强调度的平滑性。最后根据东北某地区抽蓄机组实际数据及改进的IEEE-30节点系统仿真验证了该文所提模型的有效性,以此来降低系统的污染物排放水平,提升系统对风电、光伏的消纳能力。     

光储联合电站建模与仿真

为解决光伏电站发电的波动性与不稳定性,介绍了光伏电站与全钒液流电池储能电站联合运行的系统结构,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了光伏电池、光伏控制系统、全钒液流电池及其控制系统的电气模型,对并网及故障模式下光储联合电站系统的运行情况进行了仿真研究。结果表明,光储联合电站运行时储能系统能很好地平抑光伏电站的输出功率波动,故障模式下能维持光伏电站的稳定运行。全钒液流电池储能电站可提高光伏电站运行的经济性与可靠性,同时增强了光伏电站输出的可预测性。     

Hydrogen energy storage system in a Multi‒Technology Microgrid:technical features and performance

The features and performance of a hydrogen energy storage system included in the microgrid powering a plant for advanced green technologies is presented. The microgrid is powered by a 730–kW photovoltaic source and four energy storage systems. The hydrogen storage system consists of a water demineralizer, a 22.3–kW alkaline electrolyzer generating hydrogen, its AC–DC power supply, 99.9998% hydrogen purifier, 200-bar compressor, 200–L gas storage cylinders, a 31.5–kW proton–exchange–membrane fuel cell running on hydrogen, its DC–AC power conditioning system. The whole system is housed in three containers provided with anti–salt filters to remove brine. The whole system is controlled by the microgrid system supervisor. Operative tests at nominal power show that the round-trip efficiency of the hydrogen energy storage system at full power is ca. 10% in a pure electric operation and ca. 24% in a heat cogeneration operation. At half power these values reduce to 9.5% and 18%, respectively.     

基于关闭煤矿沉陷区—地下硐室群的抽水蓄能电站构建与利用

关闭煤矿具有建造高水头抽水蓄能电站的天然拓扑结构,利用关闭煤矿建设抽水蓄能电站是储能方式的新探索,也是关闭煤矿资源利用的新方式。以常规抽水蓄能电站主要工程结构为蓝本,结合淮南矿区关闭的潘一矿工程地质条件,提出了淮南矿区沉陷区—地下硐室群抽水蓄能电站的构建模型。该模型主要由关闭煤矿采煤沉陷区(上水库)、地下硐室群(下水库)、煤矿主井中布置的压力管道(引水)、地下厂房组成。根据动能计算,淮南矿区关闭煤矿UPHS电站适宜建设小型抽水蓄能电站,装机规模约50MW,满足附近光伏电站调峰需求,废弃煤矿UPHS电站和光伏电站之间的“水光互补”可行。研究成果对于促进清洁能源发展具有重要意义。