风氢耦合发电系统优化运行策略与效益分析

为提高新能源高占比电网中的风电利用率,研究风氢耦合发电系统,建立考虑风电出力随机性的混合整数规划模型,并提出就地消纳风电的新模式。模型中以风氢耦合发电的系统收益最大化为目标,兼顾风电场与氢气储能系统联合出力的跟随特性。结合实际设计算例,利用风电场独立运行的对照仿真验证氢气储能系统的有效性,提升系统收益27%,并测试电解槽与燃料电池容量对系统的影响。     

考虑储能参与调频的风储联合运行优化策略

储能系统与风电场联合运行,不但可减小风电场的弃风,还可参与电网的辅助服务。以风储电站的总收益最大为目标,考虑储能用于减小弃风和参与电网二次调频服务,建立了电池储能系统和风电场联合运行的优化模型。该模型考虑了电池寿命损耗和储能剩余电量水平对调频表现的影响。通过约束转换,将模型转换为易于求解的混合整数线性规划问题。基于实际风电场运行数据设计算例并进行仿真分析,结果表明所提出的方法可有效提高储能的利用率和风储联合体的效益。     

风电场储能系统运行模式分析与仿真

由于可再生能源发电具有随机性和间歇性的特征,大规模可再生能源的接入给电网调度运行带来了诸多挑战。通过配置储能等主动应对措施来改善新能源的出力特性,从而接纳更多的新能源电力成为解决方案之一。然而,储能在新能源场站的应用存在运行模式不完善、经济收益模型不清晰和利用率低的问题。首先对风电场储能系统的运行模式进行了明确的分类;然后在优先确保本地电网稳定性的前提下实现整个系统的收益最大化目标,提出了风储协同控制系统的控制架构和控制策略;最后将风电场的实际运行数据导入基于MATLAB/Simulink的仿真模型中,通过仿真验证了所提控制策略的可行性。     

含储能的新能源电力系统双层优化调度策略研究

随着风电技术的发展,越来越多的风电注入到电力系统中来,与之伴随的是其波动性与不确定性,这对于电力系统的调度带来了困难。储能技术的成熟及应用能够提高新能源利用效率、增强风电场有功可调度性。通过建立风/储联合出力模型,使用模型预测控制对风/储出力进行滚动优化,使得风电场具有可调度性,利用优化后的风/储出力对火电调度进行优化,采用狮群算法进行求解,形成含储能的新能源电力系统双层优化调度模型,为保证含高渗透率风电的电网安全稳定运行提供了新的平台。用IEEE-30的算例进行仿真,结果表明：与传统风-储-火联合调度相比,该模型具有风/储出力偏差小,运行成本低的特点。     

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。     

含风电场的电网储能系统选址和优化配置

储能系统的选址要根据具体的指标进行考核,指标的选取应考虑到储能系统接入电网后能为电网提供快速的有功、无功支撑,提高电网电压稳定水平,降低网络损耗,改善系统的小干扰稳定性等。因此,从安全、稳定、经济性三个方面建立指标评估模型,考核储能系统各接入位置的优劣,从而进行合理的选址。为了进一步实现容量的优化配置,针对目前电力市场的发展,构建了以综合效益最大化为目标的多目标最优潮流模型,在最优潮流指导下实现储能系统的容量优化配置。最后,建立基于电力系统分析综合程序(PSASP)的发输电网、风电场和储能系统仿真模型,按照所建模型进行储能系统的选址和容量配置。仿真结果表明,所建模型可以有效指导储能系统进行选址和容量的优化配置,并能够有效评估储能系统对大规模风电并网运行性能的影响。     

并网型风储联合发电站有功出力控制与仿真

在风电场配置电池储能是一种提升风电电能质量与促进风电消纳的有效手段。本文建立了并网型风储联合发电站工程化电磁仿真模型;提出了风储联合发电站在平滑风电功率波动与跟踪调度计划出力2个运行目标下的有功出力控制策略;分别通过模拟实际风速波动与给定调度计划指令,对风储联合发电站在2个运行目标下的有功出力进行了分钟级仿真验证。结果表明:通过搭建风储联合发电站工程化电磁仿真模型,可以根据自然资源条件,在工程规划与设计阶段快速评估风储容量配置及其运行效果,指导大型风储联合发电工程建设。     

基于极端天气情况的风-储系统平抑控制策略

提出了一种储能系统的功率控制方法,实现了极端天气情况下风电场出力波动的快速平抑。该控制框架融合了机器学习算法与模型预测控制方法,由基于在线序贯极限学习机的神经网络模型预测优化时域范围的风电功率,储能的充放电功率指令通过MPC进行滚动优化,保证储能系统的运行约束得到满足。仿真实验表明该方法能够实现储能系统的快速充、放电管理,利用准确的风电功率预测,降低了极端天气下风电场功率陡降对电网的不利影响,使得风-储联合系统注入电网的功率更接近给定值。     

用于提高风电场可调度性的储能系统预测控制策略

大规模储能的应用提高了风电场/群的可调度性,降低了大规模风电并网给电网带来的运行风险。为了充分利用储能系统柔性可控能力来提高风电场的可调度性,文中提出了基于模型预测控制(model prediction control,MPC)风/储集成发电系统滚动调控策略。该策略首先根据风功率预测结果制定风/储集成发电系统期望输出,即调度指令,进而通过滚动优化,在满足储能系统荷电状态、充放电深度等约束的前提下,计算得到下一调度周期内储能系统的控制指令,以保证风/储集成发电系统中风功率与储能系统有功的合成功率输出在最大程度上跟踪调度指令。以东北某风电场实际有功输出数据为基础,计算分析了在配置不同容量储能系统时该方法的控制效果,结果表明利用该方法对储能系统进行控制能够有效的提高风电场的可调度性,在跟踪调度指令的同时保证了集成发电系统合成输出功率的平滑性。     

考虑储能的新能源弹性电网静态稳定性评估

为验证新能源电网配置储能系统能够提高电网静态稳定性，基于弹性映射理论和电网静态稳定边界特征，将电网的网络-负荷部分映射为弹性电网。利用三机九节点系统进行仿真分析，构造风电节点发电，以及在此基础上配置储能系统的两个电力系统。利用电网广义弹性指标判断电网的静态稳定性，并与正常电力系统进行对比。结果表明，配置储能系统能够提高新能源电网的静态稳定性，提升新能源消纳量。     

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力.然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量.为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法.采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解.基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析.结果 表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性.     

偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点：一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量及功率规划方法

随着大量新能源并网,传统火电机组调频响应时间长、爬坡速率慢等缺点带来的反向效果越来越明显。储能系统可以用来缓解调频压力,大量研究证明储能系统可以应用于发电厂中火电机组的辅助调频。文章提出了一种基于分布式计算技术的火电厂辅助调频储能系统容量和功率规划方法。首先基于电网的“2个细则”建立电厂的收益模型。其次基于全寿命周期理论,建立储能系统成本模型,最后以电厂在全寿命周期内的综合收益最大化为目标函数,基于大量历史运行数据,采用基于分布式计算技术的粒子群优化算法进行仿真寻优,得到准确性较高的储能系统最优配置容量和功率。最后通过算例说明了储能系统辅助调频的效果以及分布式计算技术应用的必要性。     

面向两个细则考核的风-储场站日前-日内两阶段功率优化上报策略

针对两个细则考核风功率上报准确率的问题，提出一种可有效降低风-储场站风险考核电量的日前-日内两阶段功率优化上报策略。首先，提出面向两个细则的风-储场站日前-日内功率协同上报框架；然后，以期望考核电量最小化为目标，建立计及储能调节的日前-日内两阶段风-储功率优化上报模型，模型中，日前、日内风功率场景集通过基于预测误差分箱的Cornish-Fisher级数与Cholesky分解法生成；最后，针对模型的多重非线性特征与不同时间尺度的求解效率要求，制定基于小步长线性化迭代的求解算法。算例仿真结果表明，相较其余上报策略与求解算法，该文提出的日前-日内协同上报策略及相应算法有效地提升了上报准确率及求解性能。     

蒙东地区适应新能源消纳的储能系统配置效果分析

近年来,蒙东地区新能源并网发电量快速增加,而传统的网架结构导致部分新能源发电无法及时消纳,存在弃风弃光问题。本文以蒙东地区新能源消纳问题较为突出的通辽电网北部地区即左中变电站—舍伯吐变电站—城园变电站—宝龙山变电站一带为例,建立了储能系统接入电网的潮流计算模型,通过改进型粒子群优化算法求解得到储能系统的优化安装地点和配置容量。仿真结果表明,储能系统合理的布点位置及容量配置可以有效改善通辽北部大规模风电场并网后电网的潮流分布,从而提高新能源消纳能力,缓解常规火电机组的调峰压力。     

支撑电网黑启动的风光储新能源电站协调控制策略

针对局部风光资源丰富地区大停电黑启动的方案,首先建立了风光储新能源电站黑启动控制模型,研究其支撑电网黑启动的过程,储能系统作为主电源保证黑启动过程中系统电压和频率稳定。其次,提出了一种风光机组负荷跟踪功率协调控制策略,当风光出力不足时,风光机组采用最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法,储能系统作为主电源负责微电网功率的平衡;当风光出力足够时,风机根据光伏出力的变化进行减载运行,有效跟踪负荷功率变化,减少储能充电功率。该控制策略不但可减少储能系统充放电转换次数提高储能系统使用寿命,还能大大降低黑启动中储能系统配置容量,提高经济效益。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory仿真平台搭建了风光储新能源电站控制模型,仿真验证了风光储新能源电站作为电网黑启动电源的可行性和所提控制策略的有效性。     

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     

电池储能电站替代变电站升级的优化决策配置方法

在大规模新能源接入及负荷增长情况下部分变电站存在容量不足问题，为确保电力公司运行经济性，文章对比分析配置储能电站及变电站升级扩容两种方案。首先考虑方案经济性、可靠性及环境指标建立综合评价指标体系进行评估，其次以最大化配置储能效益为规划目标，考虑储能系统全寿命周期成本与提升电网运行可靠性、延缓电网升级改造及降低配电网运行网损三部分效益建立储能成本-效益模型，然后采用改进进化算法进行仿真确定储能系统的配置容量，并通过评价体系得到最佳规划方案。结果表明：在当前电网运行水平和模式下，配置储能系统可以延缓电网升级改造，提升电网整体运行水平，可为后续大规模新能源并网应用储能系统平滑新能源出力、延缓电网升级改造提供规划参考。     

考虑电池寿命和运行控制策略影响的风电场储能容量优化配置

为了满足电网对风电场功率变化率的要求,提出了一种改进的风电场储能容量优化配置方法.该方法计及电池使用寿命以及由此带来的电池更换成本,能够更加精确地反映风电场寿命周期内的储能系统经济性.以风电场寿命周期内储能系统初始购置及更换总成本最低为优化目标,建立了储能容量优化配置模型;将电池寿命和运行控制策略纳入优化模型;并将计及风储联合长期运行的优化模型视为黑盒函数,采用网格自适应直接搜索算法对该黑盒函数进行搜索求解,得到满足风电并网相关技术规定的最佳配置容量.在算例分析中采用实际风电场1a发电数据进行仿真计算,对比了改进前后优化方法对优化结果的影响,采用改进后的优化方法,风电场寿命周期内储能投资总成本可以降低15％～20％,验证了所提模型及其求解方法的有效性.