风电场复合储能系统容量配置的优化设计

依据风电场复合储能系统的功能和工作特性,提出了一种复合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)容量的优化配置方法,使其在满足平滑风电功率波动等技术性能的同时,还能满足系统的经济性要求。首先,提出了一种能够定量反映功率曲线平滑度的判据标准。其次,建立了复合储能系统特性参数–风电功率平滑度的短期神经网络模型,并在此基础上综合考虑了复合储能系统的技术性能和经济性能,建立了反映复合储能系统特性参数–风电功率平滑度、复合储能系统成本特性的长期数学模型。最后,通过遗传算法对该模型的目标函数进行寻优,从而得到复合储能系统最佳的特性参数组合。算例分析表明所提出的方法是合理、有效的。     

基于遗传算法的风电混合储能容量优化配置

为了降低独立风力发电系统中储能装置的生命周期费用,建立以风力发电系统中储能装置的生命周期费用最小值为优化的目标函数、负荷缺电率等指标为约束条件的模型,结合蓄电池和超级电容器储能特性,利用风电和负荷48 h的发用电数据,研究包含蓄电池和超级电容器的储能系统能量管理策略。提出了一种基于改进粒子群算法的储能容量生命周期费用优化配置方法,算例分析证明该算法具有有效性和实用性,优化后的系统很大程度上节省了经济成本。     

储能系统参与LFC的策略优化与容量配置

由于爬坡率和响应时间的限制,常规机组提供负荷频率控制(LFC)的能力有限。选择具有快速精确功率跟踪能力的飞轮储能系统作为LFC的辅助调节手段,利用概率统计方法对LFC的需求进行定量分析,考虑飞轮储能系统和常规机组实际出力、设备投资成本与运行维护成本,提出了可维持飞轮储能系统荷电状态(SOC)在指定范围及减少常规机组出力调整的控制策略,在此基础上,构建飞轮储能系统参与LFC的容量优化配置模型,以经济性和调节效果为优化目标,寻求控制策略下飞轮储能系统容量、常规机组调节容量与控制策略参数的最优配置。仿真结果表明该方法能全面评估不同配置方案下的经济性与技术性。     

基于分段平滑风电输出功率波动的储能系统容量配置方法

风电功率具有波动性,为减少并网功率波动对电网安全的影响,提出分段平滑风电输出功率波动的储能系统容量配置方法。考虑并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态约束,确定满足并网波动要求的储能系统额定功率及额定容量。采用福建某50 MW风电场实际数据仿真分析,结果表明该方法可以更好地确定储能系统额定功率与额定容量的配置。     

考虑电池寿命和过放现象的风电场储能容量优化

风电接入量的增加给电网的安全稳定运行带来了挑战。引入储能系统使风功率输出最大程度地满足期望输出,以减小风电不稳定特性造成的影响。将放电深度及过放现象等造成的寿命损伤折合为运行成本,将未满足期望输出部分的能量折合为惩罚成本,同时考虑储能设备的固有成本,以这三部分综合经济成本最小为优化目标,以功率约束、容量约束、电池寿命约束为约束条件,以遗传算法为求解方法,求解最优的储能容量。算例分析结果表明,采用该方法求得的最优容量,既可以保证较小的经济成本,也可以将功率波动控制在较小范围内。此外,对运行成本、惩罚成本、固有成本的关系进行了分析,证明了引入运行成本的必要性。     

平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法

以东北某风电场月出力实测数据为对象,通过分析该风电场的功率波动特性,提出了储能系统功率、容量配置方法。该方法以储能系统投资收益最大为目标,结合储能平滑风电出力效果,获取经济性最优的储能系统容量配置方案。结果表明,该优化配置方案在平滑风电功率的前提下,具有良好的经济效益,为风电场中配置储能系统、推进储能系统规模化应用提供了参考。     

基于置信容量的风场配套储能容量优化配置

风力发电具有随机性和波动性,给大规模利用风力资源造成诸多困难。通过配置储能设备可以平滑风电场功率输出,使风电场可以替代火电或供应电网负荷。首先,该文基于风资源特性定义了风电场的火电替代容量和负荷供应容量,这两个指标反映了风电场稳定输出功率或供应负荷的能力;其次,根据风资源数据和置信要求,可以通过混合整数线性规划求解火电替代容量和负荷供应容量;最后,根据风电场火电替代容量和负荷供应容量的具体需求,进一步构建了储能MW/(MW·h)参数的优化配置方法,该方法通过计算储能参数可行域边界,再根据储能成本系数确定最优配置方案的范围。算例选用广东省风力发电历史数据,采用该文方法可以快速确定储能最优参数配置,同时兼顾配置的经济性及供电平稳性、可靠性。     

混合储能参与自动发电控制容量优化配置

储能装置参与调频具有成本高和寿命短的特点,需要进行容量优化配置来降低成本才能提高其实用性.以年综合成本最小为目标,根据白噪声随机扰动与风电扰动数据组成的区域控制偏差,对超级电容器和蓄电池共同构成的混合储能系统进行容量优化配置,并通过仿真验证所提容量配置策略的优越性.配置过程中对区域控制偏差进行分配时,采用超级电容器优先...     

平抑风电场功率波动的储能容量选取方法

风能的间歇性和波动性给风电大规模并网带来了不利影响,在风电场出口处安装储能系统可以有效调节并网功率的变化率,提高风电场并网运行的稳定性。分析了基于低通滤波原理的储能系统平滑时间常数和平抑效果关系,给出了一种新的平滑时间常数选取方法和基于正态分布的储能系统功率和容量的计算方法,在满足我国风电并网标准的条件下,尽可能地减小储能系统规模,并利用实际风电场数据加以分析验证。     

风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法

为提高风储发电系统可持续运行能力,提出改进的风电场相变储能膨胀发电系统,对该系统的最优容量选取办法进行了研究。首先采用中值滤波法对特定风电场历史年风电功率数据进行分解,根据风电场实际出力平稳分量与调度水平之间的功率差值制定相变储能膨胀发电系统分频控制策略;然后利用非参数估计计算满足给定风电可调度性置信度水平的系统最优功率交换水平。定义储能系统可持续运行能力评价指标,并与考虑功率投资成本、能量投资成本和保障系统可持续运行投资成本的综合经济学评价函数进行折中,计算系统最优能量交换水平。最后,以配备蒸汽直冲式双螺杆膨胀发电系统的风电场为例进行说明。     

考虑风光发电可调度的微网储能容量配置方法

对风光发电的微网系统进行有效的储能容量配置方法的研究,提高分布式电源的最优配置,保证运营成本的最低需求,对风光电可调度性储能容量规划方法进行研究,提出微网储能单元与发电单元的能量管理模型,结合储能功率、发电功率与微网功率之间的关系,建立微网储能容量配置规划的目标函数与约束函数,以储能使用寿命的投资成本与发电成本作为目标函数,利用基于遗传算法的神经网络方法进行求解,实例验证表明该储能容量配置规划方法有效实现了微网能量的配置与电能的管理控制,提高了资源的利用率.     

风电氢储能混合系统的容量配置

将风电和氢能两种绿色能源耦合在一起,针对风氢耦合发电系统的燃料电池和电解槽出力响应延迟问题,采用燃料电池和超级电容器减少延迟。考虑到储能系统不仅要尽可能减少能源的浪费,还要最大限度地消除风电波动性的影响,最小目标函数为风电弃风量、负荷缺电率和风电波动量,对风氢混合储能系统进行容量优化配置。在求取最优解集中,基于决策变量的搜索范围,采用不同的变异策略,使带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的全局寻优能力更强。通过算例分析,验证该方法的有效性。     

计及碳收益的风电场混合储能容量优化配置

风电场输出功率波动剧烈,直接并网会影响电力系统的安全稳定运行,需要配置储能平滑风电功率使其满足并网要求。为克服滑动平均法追随性差而导致储能配置容量较大的问题,提出分级滑动平均法用于确定风电功率平滑目标;采用Butterworth低通滤波对风电功率偏移量进行分解,将低频分量和高频分量分别作为锂电池储能和飞轮储能的参考功率;考虑储能初始投资及置换等成本以及售电收益、碳交易收益,建立风电场混合储能容量优化配置模型,并采用自适应混沌粒子群优化算法进行求解;利用某48MW风电场的运行数据进行仿真验证。仿真结果表明：分级滑动平均法更适用于确定风电功率平滑目标,锂电池与飞轮混合储能有利于提高风储系统全生命周期的净收益。     

含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案

随着电力系统中风电渗透率逐渐增加,大规模并网时有可能引起电网电能质量变差、电力系统失稳,甚至电压崩溃。文章提出了一种在含风电系统中计及静态电压稳定影响的储能系统配置方案,对潮流雅可比矩阵进行奇异分解,计算全天运行状态下基于最大、最小奇异值的条件数指标,以条件数最大时段数据为基础,利用弱节点判据和发电机参与因子确定系统的关键节点和关键风机,对储能系统配置位置进行选址。建立计及条件数指标约束的总有功功率网损最小的目标函数,对比分析在4种不同情形下储能系统的配置容量,并采用引入收敛因子的粒子群算法求解。最后,以IEEE 39节点系统进行验证,结果表明,在关键节点处配置储能系统所需容量最少,对静态电压稳定控制最有效。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

大规模风电集中接入的电力系统储能容量配置策略

风电集中并网给电力系统安全稳定运行带来新的挑战,配置储能则是改善电力系统静态和动态稳定性的有效手段。分析了储能在解决风电并网问题中的作用,基于液流电池建立了储能装置的机电暂态模型;以电力系统安全稳定为目标,应用数字仿真方法计算了风电集中接入的电力系统对储能的容量需求,提出了配置策略;针对中国典型风电接入电力系统,以保证电力系统静态和动态稳定性为目标,求取了该系统对储能容量的需求,并通过仿真计算验证了配置策略的正确性。     

碳中和愿景下考虑电氢耦合的风光场站氢储能优化配置

由于新能源出力具有波动性和间歇性,其直接接入电网会影响电力系统的安全稳定。为促进可再生能源消纳,可通过发展电氢耦合的氢储能系统解决此问题。为此,针对发电侧新能源风光场站的氢储能容量优化配置问题,以氢储能投资成本最小、系统累计跟踪计划误差最小和二氧化碳减排量增量最大为目标,以场站弃电率和实际场地面积为约束,构建了氢储能多目标优化配置模型。采用带精英策略的非支配排序的遗传算法和熵权法相结合的综合算法求解模型的最优折衷解。最后,以中国甘肃某风光场站为例,验证了所提模型与算法的有效性。结果显示:面向200 MW光伏和400 MW风电的可再生能源基地,200 kW电解槽、6 kg储氢罐及200 kW燃料电池的最佳配置数量分别为268、291和222个,所提氢储能系统积极响应了调度指令并大幅度降低了弃电率。     

风力发电系统中储能容量的优化配置

在风力发电系统中,合理地规划配置储能系统的容量对于风力发电产业的长远发展具有非常重要的意义。首先建立了电池储能系统的模型,提出一种基于该类储能系统的容量优化配置策略,并在此基础上将电池储能系统的全生命周期成本作为储能容量的优化目标,建立了以发电系统能量缺失率等运行指标为约束条件的储能容量优化模型,运用粒子群算法对该复杂优化配置模型进行求解计算。通过对算例系统的求解,验证了所建模型和算法的正确性和有效性,同时也为风力发电系统中储能单元的容量优化提供了参考。     

用于风电平抑的混合储能选型和容量优化配置方法

采用小波包分频技术对风电功率进行分解,考虑储能选型策略与混合储能容量配置之间的相互影响,提出一种用于风电平抑的双循环储能容量配置方法。该方法内循环以混合储能组合方案为优化变量,外循环以储能内部功率划分的分界点为优化变量。以储能成本为目标函数,评估各分界点下不同储能方案的经济性,同时进行混合储能的选型和容量的配置。最后将与提出的风电平抑方法与其他方法进行对比,利用Matlab仿真软件验证了该方法的有效性和优越性。     

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略

为了平滑风电场输出功率,降低风电波动对电网造成的冲击,利用能量型储能元件电解槽与功率型储能元件超级电容相结合形成的混合储能系统对风电波动进行平抑。首先对大量时间片段内的储能出力进行概率统计分析,通过并网功率波动率在风电波动限值范围内的概率变化评估风电波动平抑效果,将给定置信水平的输出功率作为混合储能额定功率。在此基础上,通过考虑经济性的自适应滑动窗口算法将混合储能功率分解,进而确定超级电容的额定容量以及电解槽的额定功率,实现了兼顾经济性和波动平抑效果的容量配置。其次,依据超级电容的荷电状态、电解槽额定功率、储能系统总体功率指令制定混合储能系统的运行控制策略。最后结合风电场实际运行数据,仿真验证了所提方法可以实现功率分配、保证储能各元件正常运行,同时有效降低了风电输出功率的波动。