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。     

考虑经济成本的光伏电站储能容量配置

在光伏发电系统中引入储能技术,为平抑光伏出力的波动提供了可能,合理选择储能容量必须顾及光伏出力波动性要求及电站的经济运行。因此,在考虑调度计划的前提下,提出了一种成本经济函数,该目标函数可充分保证光伏电站的经济性,并最大程度地满足调度中心对于光伏出力波动性的限制,使光伏电站功率尽可能平滑、稳定地输出。通过对该目标函数的优化,确定最优储能容量,并通过算例对不同波动性要求下的储能容量进行了计算比较。     

鄂尔多斯新能源产业示范区的风光互补最优容量匹配

对鄂尔多斯新能源产业示范区多年风、光资源进行了汇总整理。介绍了风力发电和光伏发电出力的估算方法。根据估算结果,确定鄂尔多斯新能源产业示范区最佳的风电、光伏发电容量配置比例为5∶1,即50 MW的风电匹配10 MW光伏发电,出力相对稳定日变化比较小,电网更易接纳风电场的并网运行。     

区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析

以村级扶贫光伏电站并入10 kV中低压电网为研究对象,通过数据分析计算和试验测试的方法,对因区域电网内光伏电力高占比造成电网过压问题的原因进行了分析,提出了解决方法并进行了验证。研究结果表明,光伏电力以较高的负荷比通过中低压电网接入当地的供电网时,易引发并网点电网电压过高,通过更合理的电站选址、更高的并网电压等级、增加静止无功发生器(SVG)设备等措施可以有效降低村级扶贫光伏电站的光伏电力并入区域电网时的电压。     

计及光伏出力随机性的电网运行风险评估

针对光伏发电输出功率具有随机性、可能带来电网运行风险的问题,利用蒙特卡洛模拟法对太阳光辐照度分布区间进行模拟,建立了光伏随机输出模型,对整个系统的设备及光伏电源出力进行随机抽样;结合风险理论,对并网光伏系统随机出力情况下电网的运行风险指标进行了计算。以IEEE-RTS79系统为例,分析了不同光伏并网点和不同并网容量对电网运行风险的影响。结果表明,在负荷较重区域增设光伏并网,可以有效地降低电网运行风险。因此,选择适当的光伏并网点和容量可以降低电网运行风险。     

考虑系统调峰特性的风光消纳优化

由于风电和光伏发电受自然因素的影响较大,其出力具有随机性和波动性,将对系统的调峰能力造成严重影响。该文首先针对风电自身的出力特性,从系统调峰能力的角度对区域电网可以接纳的风电容量进行评估;然后根据风电和光伏发电在时间尺度上存在的互补性,建立以系统失负荷率最低和弃风、光率最小为目标的优化模型,利用改进惯性权重的粒子群算法对模型进行求解,得到最优的风电和光伏发电出力。最后,利用实际区域电网风电、光伏发电以及负荷的历史数据对该文所提方法的有效性进行验证,结果表明采用风光互补优化策略对风电和光伏发电的输出功率进行优化后,系统出力波动有所降低且消纳能力有明显提升。     

太阳能布雷顿循环耦合蓄电池平抑光伏输出波动策略研究

为研究太阳能布雷顿循环耦合蓄电池平抑光伏输出功率波动性策略问题,建立了光伏-光热-蓄电池联合发电系统,以光伏为主要出力,太阳能空气布雷顿循环和蓄电池为辅稳定光伏输出功率波动,并根据微燃机高效运行方式及联合发电系统变负荷方式提出了4种运行策略。结果表明：4种策略均能在一定程度上降低光伏输出功率波动性,且在相同蓄电池容量下,策略二光伏输出功率波动性最小,策略三蓄电池最大充电功率最小;随着蓄电池容量的增加,4种策略光伏输出功率波动性均在减少,并且策略二和策略一在平抑输出功率波动性能力上不断接近;在储热与储电容量比例为3∶4时,策略一～策略四相对仅光伏运行时的输出功率波动性分别减少了80.7%、88.3%、50.5%和55.1%。     

新能源发电出力特性指标及其数据化应用

大规模新能源接入电网,其出力的波动性及随机性将对电网规划设计、电网安全经济运行带来较大影响。为解决电网规划相关计算中需结合新能源出力特性量化其出力的问题,分析了某地区电网已投产风电场及光伏电站出力运行出力历史数据,建立了风电及光伏发电出力自然特性指标体系,构建风电及光伏发电月平均出力、日最大出力概率分布、日平均出力、分时段利用小时数、全时段及分时段的出力-概率分布、全时段及分时段的出力-累积电量分布、小时出力-保证率等指标。分析该地区电网风电及光伏发电出力年特性、季特性、日特性等,通过算例分析验证了所提出指标体系的实用性。研究成果可以很好地应用于含新能源接入系统的电网规划及电网运行方式分析。     

基于光伏波动性的储能出力特性分析

以研究储能系统出力为目标,从时间、频率角度研究光伏发电波动性,以EMD算法对光伏发电频率进行分解,通过分解得出的IMF残值得出：在多云天气下,光伏发电系统内储能出力频繁,平抑光伏波动强,晴朗天气下,储能系统的出力具有规律性且时间固定的结论。     

上海电网并网风电场出力特性分析

上海具有较为有利的风力发电开发条件,风电装机规模逐年增加。而风电场出力的不确定性对电网运行的影响也逐步显现。为应对风电场出力的波动性,在电网运行中采取相应措施,对风电场的出力特性进行研究。通过对历史出力数据的分析,研究了上海电网并网风电场的年度发电利用小时数、出力范围和分月发电量分布,分析了风电场日出力曲线的形态和波动性,研究了各风电场之间和风电场各日之间的出力相关性,并对海上风电场和陆地风电场进行了比较。     

响应电网调度需求的光伏发电系统建模及运行控制研究

针对现有光伏仿真模型无法执行电网调度指令的问题,提出响应电网调度需求的光伏发电系统建模及运行控制方法。根据不同容量光伏系统组成结构搭建了基于DIg SILENT的适用于不同容量的并网光伏发电系统模型,以光伏发电系统响应电网有功需求时间最小化为期望目标,考虑光伏发电系统出力的随机性,通过调整直流电压控制信号响应电网调度需求,利用控制模块中的有功出力限制满足并网点频率约束条件,采用电导增量法优化了MPPT控制策略。仿真结果表明,在有电网调度需求时构建的模型能够快速地响应电网调度指令,在无调度需求时能够很好地实现最大功率跟踪或限制有功出力以满足并网点频率约束。     

光储联合系统中储能电站的能量管理

为提高储能设备利用率,实现储能电站能量的合理管理,以浙江地区某光伏电站配置的MW级储能电站示范工程为背景,针对现有单应用模式下储能装置容量和功率存在富余的特点,文章提出了一种平抑波动和分时电价相结合的储能装置控制方案。根据光伏出力特点,在光伏波动较强时进行光伏波动平抑,在光伏出力较弱时,根据储能装置剩余容量(state of charge,SOC)的实际情况,结合当地负荷变化曲线,实施分时电价策略。仿真实验表明,该控制方案维持储能设备SOC在合理范围的前提下,能及时平抑白天光伏的波动。同时在一定程度上实现了对负荷的削峰填谷,提高了储能设备利用率,实现了储能电站能量的合理管理,为项目后续示范应用提供了理论依据与技术支撑。     

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。     

基于PSASP的含大规模光伏发电系统暂态稳定仿真分析

光伏发电的出力特性不同于常规机组发电,随着光伏发电在西藏装机容量的不断增加,对西藏电网安全稳定运行提出了严峻的挑战。根据2019年冬季运行方式下的数据,基于电力系统分析综合程序（power system analysis software package,PSASP）建立了含大规模光伏发电的西藏某地区电网机电仿真模型。通过典型光照扰动、光伏电站切机及短路故障分析了对西藏某地区电网暂态稳定的影响,电网在典型光照扰动、光伏电站切机及短路故障条件下均能保持暂态稳定,但是有部分母线电压高于规定电压上限。针对部分母线电压越限的问题加装无功补偿装置,改善了电网系统的电压稳定性。     

关于提高光伏扶贫电站建设质量的建议

光伏扶贫作为产业扶贫模式之一,有效帮扶了贫困地区贫困人口脱贫脱困,但近年光伏扶贫电站建设混乱无法有效保障扶贫电站建设质量,从而导致电站发电效率较低及发电不能健康持续、稳定输出,直接影响扶贫收益资金,后续将直接影响扶贫效果。本文就光伏扶贫将电站建设质量的把控放在核心位置,从顶层设计、建设过程注意事项及第三方监督等几个方面来论述如何提高光伏扶贫建设质量,确保电站发电的持续、稳定且最大化,从而保障扶贫资金收益。     

适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究

光伏发电、风电等新能源出力的波动性和随机性会造成发电系统输出功率随机波动,加重电网频率的调节负担,同时大规模新能源接入电力系统,会替代部分常规机组,进一步削弱电网的调频能力。首先阐述了大规模新能源并网后对电力系统频率响应的影响及电力系统对调频的需求,然后从光伏发电、风电等新能源,需求侧资源,储能系统等参与调频以提高电网调频能力方面进行了综述分析。结论表明,光伏发电、风电等新能源参与调频,需求侧资源与适当容量储能合理参与调频市场是提高电网调频能力的有效方法,随着调度技术的日益成熟、储能成本的降低,针对电网调频进行研究将具有更高的实际应用价值。     

含风—光—水—储互补电力系统的优化调度研究

随着风电和光伏发电大规模接入到电网中,其出力的随机性、间歇性和波动性对电网的安全运行带来巨大挑战。目前电网调度运行时为了确保系统的安全性,会出现大量的弃风弃光现象。但风力发电,光伏发电和水电具有自然互补的特点,利用它们的互补特性可提高电网消纳新能源的能力。提出了含风电、光伏、水电和抽水蓄能的互补发电系统,并分别以系统运行成本最低和互补系统出力波动最小为目标函数建立了两种优化调度模型。最后,算例分析验证了两种模型的合理性和可行性,并说明了互补运行可提高新能源的利用率,同时减少了风电与光伏的波动性对电网的影响。     

电力市场下光伏上网定价模型研究

针对电力市场环境下现行的光伏固定上网统一电价忽略了电力系统为应对其出力波动性而增加的热备用容量成本的问题,为了合理体现光伏发电的真实价值,提出光伏竞价上网的电价模型,根据历史数据进行未来日的出力预测并参与竞价,而采用该竞价模型所产生的部分费用反补给常规发电机组,可减少购电总成本。进而基于果蝇优化算法,运用Matlab软件对一个仅包含2个常规发电机组和1座光伏电站的电力系统进行优化求解与仿真,数值结果验证了本文模型的正确性和有效性。     

云团移动对光伏电站出力特性及系统调频的影响

云团移动会造成大规模光伏系统出力的大幅度波动,并影响区域电网频率的稳定性。基于此,文章提出了地基云图和中尺度数值天气预报模式相结合的修正预测方法,并利用该方法来分析云团的移动特性及其对太阳辐照度衰减情况的影响,得到光伏电站出力的波动幅度和爬坡速率。在此基础上,分析了光伏电站出力波动对区域电力系统调频情况的影响。研究结果表明,该预测方法能够较为准确地预测云团移动情况下太阳辐照度和光伏电站的发电功率,并确定了当区域电网中,光伏发电装机容量与常规发电机组装机容量的比值小于常规机组爬坡率与光伏发电爬坡率之比时,区域电力系统的调频能力能够应对云团移动情况下光伏发电功率波动引起的区域电网频率的变化。     

计及光伏出力模糊性和旋转备用的电力系统环境经济调度

光伏发电的出力和负荷的不确定性给电力系统经济调度提出了新要求。针对光伏出力和负荷难以准确预测的特性,基于可信性理论引入模糊变量,并将光伏出力和负荷用模糊参数表示;用模糊约束取代传统确定性约束,建立含梯形模糊变量的功率平衡和正负旋转备用容量的模糊机会约束模型。采用清晰等价类的方法将模糊约束转换为确定性约束,提出用简化的粒子群优化算法求解模型。算例分析验证了所提模型和算法的有效性。