考虑电动汽车虚拟电厂灵活性和高比例光伏接入的配电网规划

以包含高比例光伏和规模化电动汽车(electric vehicle,EV)的配电网规划为研究对象,首先对电动汽车虚拟电厂进行灵活性量化,然后建立了综合考虑电动汽车虚拟电厂灵活性与高比例光伏接入的配电网规划模型。模型以配电网线路年综合投资成本最小为目标,同时兼顾新能源消纳、储能系统投资成本和电动汽车虚拟电厂灵活性补偿成本,以期在提升配电网规划经济性的同时实现电力系统“削峰填谷”,并提高光伏出力消纳率。最后以IEEE RTS-24节点配电网系统为例进行仿真验证,算例表明,所提规划模型利用储能系统和电动汽车灵活性降低了系统的规划运行成本,并提高了配电网内部光伏电站的消纳率,能够对未来包含高比例可再生能源和虚拟电厂灵活性资源的电力系统规划提供借鉴和参考。     

计及运行灵活性的配电网双层规划

高比例可再生能源接入电网是新型电力系统的重要特征。为在新型电力系统中促进可再生能源消纳，提升配电网的灵活稳定运行，提出一种配电网双层规划模型：规划层以配电网运营商年化成本最小为目标函数，计及碳排放指标，确定规划方案；运行层以灵活性运行成本最小为目标函数，确定各节点可中断、可转移电量。采用模拟退火粒子群算法求解，以提高算法全局搜索能力。最后，通过IEEE33节点配电系统进行算例分析，结果表明在规划阶段考虑灵活性需求能提高系统灵活性，减少配电网运营商的投资成本，验证了规划方法的有效性。     

基于储能调度模式的分布式光伏两阶段多目标就地消纳模型

随着分布式光伏接入配电网容量的提高,分布式光伏就地消纳模型成为日益重要的课题。提出了一种基于储能调度模式的分布式光伏两阶段多目标消纳模型。该模型以储能调度策略为主要控制变量并配合机组出力,以分布式光伏消纳率最大为优先目标,以系统运行成本最小为次要目标,计及储能运行约束等必要约束条件。针对建立的模型采用JAS算法配合分段线性化的混合整数规划,并结合智能单粒子算法构成的混合算法进行求解。通过一个算例验证了该模型能在不同渗透率情况下最大化光伏消纳率的同时最小化运行成本,使得模型更加符合实际和具有应用价值。     

考虑动态频率支撑的储能选址定容规划方法EI北大核心CSCD

“双碳”目标的提出加快以风光为代表的新能源发电并网,高比例电力电子接口新能源发电并网将导致电力系统的频率响应及灵活调节能力下降。以电化学为主的新型储能有望在提供安全支撑和灵活性方面发挥重要作用。文章提出考虑动态频率支撑的电池储能规划方法,建立电池储能提供快速频率响应的系统动态频率安全模型,并将其嵌入典型日运行模拟的储能规划模型,通过评估系统惯量分布指导储能选址,进而以投资和系统运行成本最小为目标规划储能容量。为准确掌握高比例新能源电力系统的动态频率变化和灵活性需求,引入典型日运行模拟,并将其建模为考虑频率安全约束和新能源不确定性的鲁棒模型。规划模型考虑不确定场景下的储能工作模式切换,采用嵌套列约束生成算法求解。算例分析表明,所提方法能够合理规划储能的选址,提高系统运行时的频率安全,促进新能源消纳。     

基于iDLMP方法的用户侧灵活性资源电能-备用优化运行

充分利用用户侧分布式能源(DER)的灵活性是改善以新能源为主体的新型电力系统灵活性不足的有效途径之一。搭建含有高比例DER的电力系统市场化运行框架;基于通用虚拟电池模型,建立含有分布式储能系统、电动汽车与光伏的聚合商优化运行模型,进一步考虑配电网安全运行约束,建立配电系统运营商优化运行模型,基于此,提出协调优化聚合商能量计划与备用容量计划的迭代型配电网节点边际价格方法。算例结果表明,所提模型和方法可以在考虑用户设备资源信息安全的前提下有效解决DER因电力市场能量价格与备用容量价格过高或过低引起的线路双向过载问题。     

计及分布式光伏安装面积限制的配电网储能系统与线路扩容联合规划

为应对负荷的增长需求并解决光伏就地消纳和电网规划过投资问题,提出了一种主动配电网多阶段储能配置与线路扩容联合动态规划方法。从经济性出发,计及联合规划得到的光伏消纳收益及调峰补贴收益,构造规划目标函数;同时考虑到分布式光伏安装面积限制,基于Logistic曲线构建分布式光伏发展模型,预测光伏在各个规划阶段的装机和出力情况,为储能配置与线路扩容的联合规划提供边界条件;最后,基于相角松弛与二阶锥松弛凸优化潮流约束,并采用大M法凸化储能约束,以实现对模型的高效求解。对比某实际台区算例联合规划前后系统的运行指标,可见规划后系统的可靠性有大幅提升,且随分布式光伏的不断接入,光伏消纳率不降反升,由此验证了所提联合规划方法的有效性和实用性。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。     

考虑储能备用的电动汽车负荷连续追踪弃风曲线优化模型

在大力推动高比例可再生能源并网的背景下,风电的强随机波动特征导致的大量弃风问题给电力系统的经济可靠运行带来了挑战,而电动汽车、储能等作为需求侧的灵活性资源参与曲线追踪交易为弃风问题带来了解决方案。首先,分析了电动汽车消纳风电的可行性;然后,对电动汽车聚合负荷消纳风电的交易模式进行了梳理,聚焦连续曲线追踪交易,在充分考虑电动汽车聚合的物理经济约束下建立了混合整数线性规划模型以求解聚合调用方案。由于电动汽车的移动储能能力与追踪效果有限,引入储能系统进行联合优化,采用逐步搜索法在降低聚合成本的同时,得到储能的最优容量与功率配置以及同时优化物理弃风电量与经济成本的聚合方案。算例分析结果表明：考虑储能备用的聚合方法能够提高风电曲线的追踪精度,减小聚合成本,验证了所建模型在连续曲线追踪中的可行性与适用性,可为曲线追踪交易市场的完善与新型电力系统的建设提供借鉴。     

含储能虚拟电厂接入配电网的联合优化调度

为解决不确定性能源发电给配电网带来的隐患和经济性问题,研究含间歇分布式能源的虚拟电厂(virtual pow er plant,VPP)接入配电网的联合优化调度对提高系统安全和促进新能源消纳具有十分重要的意义。综合考虑风电及储能的运行特性,提出一种改进的Buckets方法,建立了考虑风电不确定性和含储能的虚拟电厂参与配电网调度的优化机组组合模型,基于6节点系统研究了改进的Buckets方法对发电成本和机组组合的影响。与传统Buckets方法相比,采用所提方法使得模型的发电成本及开机时段减少,表明该方法能够实现发电成本最优、风电的充分消纳以及储能的灵活运用。     

考虑碳捕集电厂综合灵活运行下的含P2G和光热电站虚拟电厂优化调度

为了实现电力系统能源低碳化,大力发展碳捕集与封存技术和风光等新能源是低碳化的重要举措。但碳捕集电厂的最小出力技术约束和风电的反调峰特性限制了风电消纳和碳减排,利用碳捕集灵活运行方式下储液罐进行“能量时移”和“碳转移”,间接消纳风电和减少碳排放。利用碳捕集设备捕集的CO₂作为电转气原料,降低碳封存成本和电转气成本,进一步消纳弃风电量并获得售气收益。由于负荷具有早晚高峰特性,因此利用含储热式光热电站的良好调峰性能将白天的部分热量转移至晚高峰发电,缓解系统调峰压力。为此,文章构建了碳捕集电厂综合灵活运行下含电转气和光热电站虚拟电厂优化调度模型。并运用Matlab软件中YALMIP工具包中的商用求解器Cplex对模型进行优化计算。仿真结果表明,所提模型能进一步减少弃风、减少碳排放和缓解调峰压力。     

考虑广义储能的微电网联合规划

针对微电网的联合规划问题,提出了常规储能以及可转移负荷、可削减负荷、电动汽车等广义储能的响应模型。根据灵活性需求,对日广义负荷曲线进行场景多维聚类。以综合成本、灵活性资源不匹配度最小以及风光电源的消纳量最大为目标函数,计及孤岛运行等约束,建立多目标的混合整数非线性规划模型。将多目标模型转化为单目标模型并采用CPLEX求解器进行求解,得到网架的最佳架设方案以及分布式电源、储能装置的最佳接入地点和容量。以某地区低压微电网为例,验证了考虑广义储能规划方案的优势和所提模型的有效性。算例分析结果表明,在运行过程中将可控负荷和电动汽车参与到负荷调节,使微电网的灵活性资源增加,可以减少规划过程中一次设备的投资,提高运行的灵活性,促进清洁能源的消纳。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

含电动汽车充电站商业型虚拟电厂的日前调度优化策略研究

研究商业型虚拟电厂运行机制能为新能源电源入网提供一定的技术支撑。将风力发电系统、光伏发电系统、储能系统、电动汽车充电站整合为一个虚拟发电厂,可显著降低因新能源单独并网时的出力不确定性及电动汽车无序充电对电网造成的不良影响,减轻电网压力,并可有效促进新能源消纳。以虚拟电厂经济效益最优为目标,在满足各约束条件的前提下,对其进行调度优化策略研究。通过线性惯性权重粒子群算法及非线性惯性权重粒子群算法对所提模型进行求解,结果表明采用非线性惯性权重粒子群算法不仅能避免过早收敛陷入局部最优而且得到的效益更高。通过算例验证了该模型的合理性及求解方法的有效性。     

考虑动态电量和无限次博弈的电动汽车上网电价模型

电力物联网的建设与发展为电力系统中设备互联互通提供了硬件基础和技术支持。电动汽车(electric vehicle,EV)作为基于传统化石燃料汽车的革新产物,其大规模并网不仅能刺激可再生能源的消纳,更可以充当移动储能装置参与电网电能供给。在此背景下,文章首先针对电动汽车上网电价博弈创新性地引入了动态电量的概念,通过建立Rubinstein博弈模型,研究了包含虚拟电动汽车聚合商和电网的清洁能源上网电价的动态博弈问题,针对不同量清洁电能利用建立的博弈模型得到了有限次放电电价博弈均衡解,并进一步深化研究将其拓展到无限次博弈层面。然后,结合目前我国电动汽车产业的发展速度,分情形考虑实际情况中不同市场规模下交易过程中博弈双方的效益变化情况。之后,通过仿真分析发现,有限次博弈中的博弈效益将受双方产业规模及总博弈次数影响;在交易中无限次博弈能否达成最优解取决于博弈双方所在地的市场结构。最后,研究还发现,提高电动汽车聚合商产业规模可以有效增大聚合商效益,提高电动汽车经济性并促进清洁能源消纳。     

含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置

电动汽车与新能源的综合利用是当前研究的热点问题。在微电网模式下,如何确定电动汽车充电基础设施与风光互补系统的容量配比,是值得探讨的问题。在考虑电动汽车用电需求的前提下,同时发挥电动汽车换电模式所具备的储能能力,以系统投资成本、运行成本和电量不足损失成本综合最低为目标,并考虑风光系统、充放电机和动力电池的约束条件,构造了一种含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置模型。采用微分进化算法求解,可获得含风机、光伏电池、动力电池和充放电机的最优容量配置结果。最后,针对某地区的系统规划算例进行了求解与分析,结果验证了模型的合理性。     

考虑配电网消纳能力的分布式电源与储能优化配置

计及经济性及电网运行约束对配电网中分布式电源及储能进行合理规划,是提高新能源利用率及消纳能力的重要解决方案。提出一种配电网中分布式电源及储能的选址定容双层优化方法,内层考虑新能源及储能电池的时序特性,基于日内最优潮流与虚拟调度思想确定消纳运行方案;外层基于运行方案,综合考虑电压偏差、运行成本、弃风弃光惩罚,利用粒子群算法确定最优配置方案,提高配电网的消纳能力。采用IEEE 33节点配电网测试系统算例验证了所提方法的有效性。     

兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划

随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述

以新能源为主体的新型电力系统已成为未来电网发展的方向,在配电网中表现为分布式光伏、风电等分布式电源(distributed generation, DG)和电动汽车(electric vehicles, EV)渗透率的提高,因此,评估配电网对DG和EV的承载力对配电网规划具有重要意义。首先从DG和EV不确定性的建模方法、DG和EV充电桩/站选址策略、配电网承载力的评估指标和承载力评估方法等4个角度分析归纳了评估配电网对DG和EV承载力的理论基础,然后从源、网、荷、储4个方面分析了配电网承载力提升的关键技术,最后结合我国新型电力系统的发展趋势和特点对配电网承载力研究进行了展望。研究结果可为新型电力系统下配电网接入大规模分布式新能源及新型负荷的规划提供有益参考。     

配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述

以新能源为主体的新型电力系统已成为未来电网发展的方向,在配电网中表现为分布式光伏、风电等分布式电源(distributed generation, DG)和电动汽车(electric vehicles, EV)渗透率的提高,因此,评估配电网对DG和EV的承载力对配电网规划具有重要意义。首先从DG和EV不确定性的建模方法、DG和EV充电桩/站选址策略、配电网承载力的评估指标和承载力评估方法等4个角度分析归纳了评估配电网对DG和EV承载力的理论基础,然后从源、网、荷、储4个方面分析了配电网承载力提升的关键技术,最后结合我国新型电力系统的发展趋势和特点对配电网承载力研究进行了展望。研究结果可为新型电力系统下配电网接入大规模分布式新能源及新型负荷的规划提供有益参考。