基于经验模态分解的平滑可再生能源功率波动的储能容量优化

随着可再生能源并网渗透率的提高,可再生能源并网的功率波动对电网产生诸多不利影响。储能系统(energy storage system,ESS)可有效克服可再生能源发电系统的功率波动性问题。为了平滑可再生能源的功率波动并确定储能容量,应用经验模态分解(EMD)的方法:对可再生能源输出功率样本进行EMD分解,得到一系列固有模态函数(IMF)。基于分解结果,考虑ESS充放电效率、荷电状态(state of charge,SOC)以及可再生能源系统输出功率的波动率约束,确定所需最小的ESS容量。以某地区风电场实际功率数据为例,算例结果表明,采用该方法能有效平抑风电功率波动,所用的储能容量较小,且能保证系统稳定运行。     

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。     

平滑微电网联络线功率波动的储能系统容量优化方法

为了抑制高可再生能源渗透率并网微电网联络线功率波动对电网的不利影响,提出了用于控制微电网联络线功率输出的储能系统容量优化确定方法。在已知微电网可再生能源功率输出、负荷、可控电源额定功率及联络线功率控制目标的前提下,基于微电网平滑联络线功率所需可控功率输出的频谱分析结果,可优化选取满足联络线功率控制目标、微电网内部设备输出功率限制、储能系统效率及荷电状态运行约束的储能系统功率及容量。算例验证了所提方法的有效性。     

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。     

一种平抑光伏系统输出波动的储能容量优化方法

为了平抑含光伏系统的输出功率波动,提出了一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的储能容量优化方法。该方法针对光伏发电特性和储能充放电时间响应特性,利用DFT对光电输出功率偏差进行频谱分析,在不同的时间范围内,采取不同的控制机制,调用相应不同类型的控制容量以补偿功率偏差。基于频谱分析结果,结合储能系统的经济性,确定储能系统最优容量。计算结果表明,所提方法能够以较小的储能容量将光伏发电预测均方根误差RMSE由2.2994%~10.0832%降低至0,大幅减小了光伏系统对电网的冲击和系统备用容量需求,提高了电网对光伏发电的接纳能力。     

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。     

可再生能源发电中的电池储能系统综述

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。文中简要介绍了锂离子、钠硫和全钒液流3种新型蓄电池技术的特点、应用现状和有待解决的关键技术。重点分析了可再生能源发电中电池储能系统的构建方案,包括配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成。总结了储能系统在可再生能源发电中的应用现状,指出了电池储能系统构建及运行需要关注的问题。     

兼顾捕碳强度与可再生能源消纳的储能容量配置优化方法

碳捕集技术是实现发电行业碳达峰和碳中和目标的重要手段。传统碳捕集机组在灵活运行方式下参与可再生能源消纳时,将丧失一定的捕碳强度,无法在深度脱碳条件下灵活地进行可再生能源消纳。为此,面向碳捕集电厂和可再生能源电源,该文提出一种新型捕碳储能系统,主储能系统用于可再生能源消纳,次储能系统协助碳捕集机组实现电碳解耦,并分析瞬态与动态电碳解耦特性。在该捕碳储能系统架构下,基于KL散度刻画风电和光伏出力的不确定性,并构建储能容量配置的分布鲁棒优化模型。最后,通过算例分析进行仿真验证,结果证明了储能容量配置模型的有效性,验证了所提捕碳储能系统可提高可再生能源消纳水平的同时保证高捕碳强度。     

可持续能源发电系统中储能系统的容量评估计算

为了平缓新能源发电系统输出功率的波动,使其能量输出的可控性更强,将1个储能系统集成入新能源发电系统中.由于储能装置的资金需求与其容量基本上成正比关系,合理评估计算储能系统的功率容量和能量容量尤为重要.利用储能电池和储能电容搭配作为储能装置的策略与方法,并通过仿真对储能系统的容量进行合理评估,对系统的总体资金投入进行了计算.结果表明,本文提出的方法能最优化新能源发电系统的总体经济效益.     

超导储能技术在可再生能源中的应用与展望

超导储能系统直接将电磁能存储在超导磁体中,无须中间转换环节,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在可再生能源领域具有重要的应用价值。总结了超导储能系统在可再生能源领域的研究现状,将其在可再生能源应用的研究归纳为如下几个方面:解决可再生能源的波动性及其引发的频率稳定性问题,解决暂态功率失衡引发的电网稳定性问题,解决可再生能源发电设备的故障穿越问题,以及解决与其他超导电力装置协同控制问题。详细介绍了超导储能系统在这些方面应用的基本原理和实现方法,评估了其技术成熟度和经济性,介绍了其典型应用案例,指出影响其未来发展的核心关键技术,并对其未来的发展进行了展望。     

A Unified Approach to the Sizing and Control of Energy Storage Systems

Grid operation and planning challenges arising out of large-scale integration of renewable power can to a large extent be solved by the use of energy storage systems (ESSs). The type and size of storage to be used may be decided by the amount of fluctuating power the storage charges or discharges to attain its objective. Storage systems can be used as single devices or as hybrid systems where two or more devices complement the working of each other. The objective of this paper is to find an accurate power and energy sizing methodology for storage devices working in a single or hybrid arrangement such that the power fed to the grid from a wind turbine generator is regulated to a constant value. A strategy for sizing of a hybrid ESS is proposed by choosing the long-term storage to be a battery energy system and the short-term device to be a flywheel and using frequency analysis techniques. In the case of flywheel energy storage system, the inertia and the gain of an integral controller applied to an induction-machine-based flywheel are obtained. The simulations are done in MATLAB.     

基于实时电价的含储能可再生能源系统协同调度策略

间歇性可再生能源和高渗透率的储能设备使能源系统的供需平衡控制愈加复杂,为能源系统的协同调度带来了挑战。针对含储能可再生能源系统,提出了一种基于实时电价的能源系统协同调度策略。首先,建立了含风光、储能系统、火电机组及多类型用户的可再生能源系统模型。其次,提出了一种双层规划模型,将实时电价和能源调度有机集成,实现了能源系统的协同调度优化。最后,基于KKT算法与改进麻雀优化算法实现模型求解。仿真实验表明了基于实时电价的协同调度策略对于含储能可再生能源系统的协同调度优化及系统效益提高具有重要意义。     

Grey Wolf Optimizer for Optimal Sizing and Siting of Energy Storage System in Electric Distribution Network

One of the most important issues that must be taken into consideration during the operation of distribution network is improving the network reliability. This objective can be achieved by connecting energy storage systems (ESSs) to the network; the correct size and location of these ESSs cause enhancing of the system reliability. This paper proposes an efficient methodology based on the Grey Wolf Optimizer (GWO) to determine the optimal size and location of ESSs in a distribution network so as to minimize the total annual cost of system comprising the cost of energy not supplied (ENS), the ESSs' investment costs and operating costs. The proposed methodology is applied to two radial distribution systems, a 30-bus, 11-kV system and a 69-bus, 12.6-kV system. The results obtained via the proposed GWO are compared to those obtained via classical approaches, dynamic programming (DP), and meta-heuristic algorithms (PSO). In the case of a 30-bus network, the total cost is saved by 14.12% from the base case, network without ESSs; and, in the case of a 69-bus system, the cost is saved by 39.03%. Additionally, particle swarm optimization (PSO) and artificial bee colony (ABC) algorithms are programmed and their results are compared with those obtained via the proposed GWO. The obtained locations and sizes of ESSs encourage the usage of the proposed methodology due to its ease and efficiency in solving the optimization problem under study.     

混合储能系统平抑风力发电输出功率波动控制方法设计

风力发电系统输出功率的随机性对大规模风电并网会产生诸多不利影响,近年来采用储能装置平抑风电输出功率的研究取得了一定进展.文中分析了单独采用蓄电池组或超级电容器对风力发电输出功率进行补偿时的不足之处,在此基础上构架了采用蓄电池组和超级电容器的混合储能系统,并进一步提出了利用其平抑风力发电输出功率的控制方法.所提出的控制方法将补偿功率分为高频和低频2个部分进行补偿,一定程度上克服了储能设备单独使用时的不足,并且在补偿过程中考虑了电网调度的需求.经仿真验证该方法能够较好地平抑风力发电系统输出功率.     

基于移动平均法和风电波动率约束的电池储能系统平滑风电出力控制策略

利用电池储能系统平滑风电功率波动可以提高风力发电功率输出的稳定性。针对风电出力的间歇性和波动性,基于移动平均算法,在同时考虑储能系统的荷电状态（state of charge,SOC）和风电功率波动率的情况下提出了一种平滑风电功率控制策略,并与传统一阶低通滤波平滑风电功率方法进行对比。通过Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性,在平滑风电并网功率的同时可以有效减少储能使用次数与储能能量。     

风电机组输出功率平滑技术综述

风能具有高度不可控性的特点,风能的随机变化会直接导致风力发电机组的输出功率波动,波动的功率并网会引起电网频率波动及电压闪烁,甚至危及电网安全。为了满足风电机组并网要求,提高并网电能质量,风电输出功率平滑技术便成为急需解决的问题。文中介绍了直接功率控制和间接功率控制这两类功率平滑控制策略,阐述了两类中包含具体方法的原理,介绍了各种方法的研究现状,继而总结、评价了各方法的优缺点、适用前景等,最后指出了当前各类功率平滑控制技术的优化方向。     

基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法

储能作为一种能量缓冲装置,可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。文中介绍了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法,该方法分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量;在传统限值管理的基础上,引入超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正,以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。最后,利用PSCAD仿真验证了所述方法的有效性。