考虑光伏预测误差兼顾平抑波动的双层储能运行策略

为满足新能源发电并网要求、保证电力系统稳定运行,针对间歇性新能源发电的不确定性及波动性给电网设备稳定运行带来的安全问题,文中提出一种以补偿预测误差和平抑并网功率波动为目标的双层规划模型。首先,构建容量与误差满足率特性曲线得出最优储能容量,提高储能系统的经济性。其次,上层规划模型以预测误差最小为目标,建立储能系统充放电功率分配策略,并考虑储能电池循环寿命,设置非必要补偿值以避免其过充过放;下层规划模型以并网波动率最小为目标函数,采用模型预测控制算法对补偿后的光伏出力进行超前滚动优化控制,实现对光伏出力波动的平滑。最后,以上述模型为基础建立模型评估指标函数,以新疆某21 MW光伏电站为例进行算例分析,验证了策略的可行性。     

考虑消纳水平的新能源配套储能和输电通道容量协调优化配置

随着以风光为代表的可再生能源发电比例迅速提升,风电场、光伏电站出力的不确定性和波动性给电力实时平衡带来了极大的挑战,配置合理规模的储能可以保障经济性并提高新能源利用率。为此,针对容量已知的新能源电站,提出了一种配套储能和传输线路容量协调优化配置的机会约束规划模型,以储能和传输线路建设成本最小化为目标,以年新能源弃电率不超过规定的指标为机会约束。由于机会约束非凸且缺乏显式表达,基于条件风险价值将机会约束对应的可行域保守转换为线性约束,得到易于求解的线性规划问题,并量化分析了规划方案对新能源场景概率分布的鲁棒性。算例分析结果表明,所提规划模型可以有效地解决考虑新能源消纳能力的储能和传输线路容量配置问题,通过合理配置储能可以降低传输线路的容量从而节约总投资成本。     

储能与间歇式DG的容量配比关系以及实用估算方法

随着分布式电源在配电网中渗透率逐步提高,其间歇性和波动性等特点给电网带来了一定的冲击。储能是解决间歇式分布式电源（DG）接入问题的关键,现有的研究尚未明确储能与DG的容量配比关系。基于DG频谱分析结果对平滑输出场景下储能DG容量配比问题展开了研究,并提出了一种实用的储能容量配置估算方法。首先,介绍了储能容量优化的原理和算法。其次,利用某地各项目的实际间歇式DG数据,使用频谱分析的方法得到容量优化结果,并分析得到DG最大波动值与最优储能功率容量的关系、储能功率容量与能量容量的关系。实际工程较易得到的为DG的额定功率,因此还补充分析了DG额定功率与最大波动值之间的关系,最终得到储能容量与DG额定功率之间的关系,即储能与DG的配比规律。据此可无需要储能优化算法而通过简单手工计算得到近似优化的储能功率容量和能量容量。最后,通过算例对比了储能容量优化算法和实用方法,结果表明该实用方法简单有效。     

储能与间歇式DG的容量配比关系以及实用估算方法

随着分布式电源在配电网中渗透率逐步提高,其间歇性和波动性等特点给电网带来了一定的冲击。储能是解决间歇式分布式电源DG接入问题的关键,现有的研究尚未明确储能与DG的容量配比关系。基于DG频谱分析结果对平滑输出场景下储能DG容量配比问题展开了研究,并提出了一种实用的储能容量配置估算方法。首先,介绍了储能容量优化的原理和算法。其次,利用某地各项目的实际间歇式DG数据,使用频谱分析的方法得到容量优化结果,并分析得到DG最大波动值与最优储能功率容量的关系、储能功率容量与能量容量的关系。实际工程较易得到的为DG的额定功率,因此还补充分析了DG额定功率与最大波动值之间的关系,最终得到储能容量与DG额定功率之间的关系,即储能与DG的配比规律。据此可无需要储能优化算法而通过简单手工计算得到近似优化的储能功率容量和能量容量。最后,通过算例对比了储能容量优化算法和实用方法,结果表明该实用方法简单有效。     

面向风电光伏并网的储能容量配置频谱分析方法

随着风电、光伏等新能源在电网中的装机比例不断提升,新能源的间歇性、波动性给电网的安全稳定运行带来了诸多挑战。在现阶段,储能电池容量的配置原则与方法是实际储能工程建设中面临的问题之一。本文以平滑新能源并网功率波动为目标,结合储能电站当地风、光资源特性,采用离散傅里叶变换分解新能源功率得到其频域信息,并利用电池储能对高频波动分量进行平抑,提出了一种考虑单日电量均衡的储能容量配置方法。以新疆哈密地区某风场历史出力数据为样本对上述储能容量配置方法开展了研究,结果表明:本方法可以根据新能源出力并网波动率目标科学配置储能容量,且保证储能均衡连续运行,对电池储能工程建设具有指导意义与实用价值。     

考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置

风光和火电打捆外送是新能源消纳的重要方式,如何确定其容量比成为难题。储能调节灵活,可以平抑新能源出力不确定性造成的影响,但频繁充放电会对电池储能的寿命造成影响。考虑储能的放电深度和循环次数建立了电池寿命量化模型,提出了计及储能寿命的风光火储打捆外送系统双层容量优化模型。上层以系统总成本最小为目标,下层以典型日调度成本最小为目标。利用机会约束处理新能源出力不确定性对系统备用容量的影响,基于序列运算将概率性机会约束转换为确定性约束,将问题转换为易于求解的混合整数线性规划问题。算例结果表明,配置储能可以有效降低系统成本。同时考虑储能寿命可以在保证经济性的前提下制定更合理的调度策略,延长储能使用寿命,验证了模型的有效性。     

基于改进样板机法的风光互补新能源电站容量配比优化

风光等新能源电站出力具有间歇性和波动性,合理的风光容量配比可以充分实现二者的互补。不准确的电站理论功率计算会影响风光真实特征的提取,进而导致较大的容量配比误差。本文在新能源电站理论功率计算所通常采用的样板机法基础上进行改进,首先对异常数据进行识别及重构,然后识别新能源电站中的异常样板机并更新样板机集合,进一步根据非样板机的实际运行情况选取动态信息窗,利用动态信息窗内样板机和非样板机的实测功率,对非样板机分组并动态识别每组非样板机的比例系数,从而计算新能源电站的理论功率。基于多年历史理论功率对新能源电站进行特征分析,模拟随机出力场景,并进行场景筛选,建立了基于源荷不匹配风险的风光配比优化方法。通过算例验证了改进样板机法的准确性,利用该方法得到西北某地区电网风、光伏电站多年的改进理论功率数据,并优化得到该地区的风光最优配比。     

风光储联合发电系统储能容量对有功功率的影响及评价指标

风力发电、太阳能光伏发电以及储能的技术特性、容量配置及控制策略对联合发电系统总有功功率特性有重要影响。分析了风光储联合发电系统的结构特点、数学模型和技术特点,提出了一种储能单元充放电优化模型,该模型以有功功率波动最小为目标函数,其约束条件考虑了每个步长的储能初始容量和储能充放电控制策略。根据该模型,提出了衡量风光储联合发电系统有功功率波动的3个指标,并结合评价风光储联合系统供电可靠性指标,综合评价总输出功率特性,通过Matlab编程进行了实例验算,分析了有功功率特性随储能容量配置方案的变化趋势及各指标的意义。     

平滑新能源输出波动的储能优化配置方法

风力、光伏等新能源发电输出功率具有波动性,为减小功率波动对电网的影响,提出平抑功率波动的储能优化配置方法。将频谱分析和低通滤波相结合,根据新能源输出功率频谱分析结果,结合并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态(state of charge,SOC),在频率波动范围内确定最佳的一阶低通滤波器的截止频率,得到经滤波和修正的并网联络线功率及储能充放电补偿功率,从而确定满足平滑出力运行控制需求的最优储能额定功率、容量和初始SOC。采用南京地区某屋顶光伏实测数据及波动要求,对该方法进行验证,结果表明采用此方法能以较小储能容量将光伏输出功率波动从27.3%降低到1.62%,且在整个周期内储能不会过充过放。     

含抽蓄电站的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法

针对含风、光、抽蓄电站的多端柔性直流电网,协调规划其风光接入容量配比,可以充分利用不同类型电源的互补作用,实现大规模新能源的平稳送出和消纳。提出基于时序生产模拟的多端柔性直流电网风光接入容量配比优化方法,以发电清洁性最优为目标,综合考虑柔性直流电网运行限制、新能源弃电率、负荷调峰需求和抽蓄电站运行限制等约束条件,建立适应于多端柔性直流电网的风光接入容量配比优化模型。以新能源全年出力为输入,通过时序生产模拟仿真开展模型优化计算,确定各送端换流站的风光最优接入容量配比。以某四端柔性直流电网为例开展仿真测试,结果显示所提出模型能够充分利用风光的互补作用和抽蓄电站的调节作用得到最优的风光接入容量配比,验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

抽水蓄能助力风光稳定外送的最佳配置策略

跨区域、大规模的新能源电力输送是应对国内风光资源与负荷中心逆向分布特点与实现碳中和的必然要求,而风光出力固有的随机性、间歇性和波动性给新能源打捆稳定输送带来了挑战。水电具有的“电源+储能”的双重身份为平抑新能源波动、提升-风-光-水混合能源系统灵活性,以及促进新能源打捆外送提供了解决思路。以抽水蓄能为例,针对风-光-抽水蓄能混合能源系统,提出一种计及抽水蓄能电站运行功率约束、库容约束、进出水量约束的容量配置优化方法,旨在量化抽水蓄能对新能源打捆外送的助力效果,即确定单位抽水蓄能可支撑的新能源外送容量,构建并求解以最小化抽水蓄能投资成本为目标且满足各典型运行场景的容量规划模型。     

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,火电灵活性改造和多类型储能技术不断发展,如何制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性也是保障系统运行灵活性的关键。为此,提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法,建立了以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型。考虑氢储能系统平抑风光功率波动,制定了风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易协调风电场和光伏电站的收益和支出,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性。最后,以中国东北某省级电网为算例进行计算分析,验证所提模型与方法的有效性。关键词：按需比例分配;氢储能系统;风光火协同优化;多时间尺度协调规划;固定利润模型中图分类号：TM73     

面向储能容量配置数据驱动的负荷分区

针对负荷分布对储能应用目标和容量需求的影响,提出面向储能容量配置的负荷分区新方法。根据电网负荷与新能源出力的特点,将峰谷隶属度作为代表负荷特性的指标,将新能源反调峰与大波动性作为代表新能源出力的指标,用这2种指标进行模糊聚类得出负荷分区。最后,结合新疆新能源并网系统实际运行数据,对上述负荷分区方法进行仿真验证。结果显示,在储能容量配置时利用该分区方法为储能充放电功率控制模型提供准确的负荷分区,可以抑制新能源的反调峰和大波动性,并增加电网消纳新能源的能力。     

基于风电功率min级分量波动特性的 风电场储能容量优化计算

储能为抑制风电功率随机波动性对电力系统的不利影响提供了可能。为减小风电功率随机波动分量对电力系统的影响,提出用储能设备平滑风电功率随机波动频繁的min级分量,并通过分析风电功率min级分量的波动特性,建立对应的储能容量优化配置模型。该模型在充分把握风电功率min级分量波动特性的基础上,以概率统计的区间估计理论确定储能系统的容量配置和最大充放电功率。该优化模型可以较小容量的储能设备改善风电功率的平滑输出,有利于减小风电功率随机波动性对电力系统的不利影响。仿真算例表明了该算法的有效性。     

基于风电功率min级分量波动特性的风电场储能容量优化计算

储能为抑制风电功率随机波动性对电力系统的不利影响提供了可能。为减小风电功率随机波动分量对电力系统的影响,提出用储能设备平滑风电功率随机波动频繁的min级分量,并通过分析风电功率min级分量的波动特性,建立对应的储能容量优化配置模型。该模型在充分把握风电功率min级分量波动特性的基础上,以概率统计的区间估计理论确定储能系统的容量配置和最大充放电功率。该优化模型可以较小容量的储能设备改善风电功率的平滑输出,有利于减小风电功率随机波动性对电力系统的不利影响。仿真算例表明了该算法的有效性。     

基于正负效益的储能削峰填谷容量配置

系统负荷的波动一定程度上限制了风、光发电并入电网,不利于对新能源的开发利用。分析了风光发电出力反调峰特性,提出利用储能装置对系统负荷进行削峰填谷,来减小系统负荷的波动幅度,拟合了风、光电出力与负荷特性,消纳更多新能源。建立了储能装置对系统负荷削峰填谷与相应配置储能容量间的数学模型,并以经济性为目标,储能的成本及寿命等问题为约束条件,综合储能带来的电量效益、环境效益、运行效益等,配置最优的储能容量,使储能达到经济实用效果。最后,以某区域风光互补发电系统配置储能容量实例进行对比分析,证明此储能配置数学模型的可行性。     

计及电池储能寿命损耗的风光储电站 储能优化配置

新能源电站配置一定容量的储能可以有效提高新能源消纳水平。储能功率与放电时长的优化配置是前期规划设计阶段的重要问题,针对该问题提出一种储能优化配置方法。在电池储能综合模型的基础上,考虑储能充放电次数和深度对寿命的影响,建立了以风光储电站年净收益最大为目标函数的储能优化配置模型;以充放电功率、容量和电池寿命为约束条件,采用改进粒子群算法和8 760 h生产模拟方法进行求解;通过对某风光储示范电站项目进行算例验证,结果表明所提方法能够考虑新能源发电的不确定性和储能寿命对优化配置方案的影响,得到合理的储能配置方案。     

基于VMD-APSO的风电场混合储能系统容量优化配置北大核心CSCD

针对风电波动性、间歇性和难预测等严重冲击电网安全运行问题,提出一种利用变分模态分解(VMD)和自适应权重粒子群算法(APSO)获得风电场混合储能系统容量优化配置方法。首先,基于典型日风电输出功率,利用低通滤波法得到满足标准的目标并网功率并获得储能系统参考功率。然后,将其通过VMD分解为高、低频功率,由超级电容器和蓄电池承担。最后,考虑储能充放电功率与荷电状态(SOC)等约束,建立以系统年综合成本最小为目标的容量优化配置模型,采用APSO算法求解并分析最优分界点和对应的储能配置方案。算例结果表明所提方法可有效平抑风电波动,降低储能容量,提高系统供电可靠性与经济性。     

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。     

含可再生能源的配网中储能容量优化配置方法及软件设计

可再生能源的接入使配网与主网间联络线功率波动性较大,影响系统安全稳定运行,储能系统可有效解决该问题。因此,本文提出了一种储能容量配置方法,建立了优化模型,模型以控制配网系统并网联络线功率为约束,采用混合整数线性规划求解储能最佳容量;并设计了一套储能规划设计软件,解决含分布式电源的配网储能配置问题。通过对某项目储能容量的配置,验证了方法的可行性和有效性。