基于统计学方法的微网混合储能容量优化配置

混合储能系统是微网中平抑功率波动的关键组件,为微网配置适当的储能容量可有效提高系统的经济性。提出了混合储能系统容量优化配置的一种统计学方法。该方法提出了基于频谱分析的功率分配策略,并与频率滞环控制相结合。功率分配策略协调蓄电池和超级电容器的运行,改善了蓄电池的运行环境;频率滞环增加了蓄电池的使用寿命。该方法还探索了超级电容器、蓄电池的容量配置子算法。此外,对统计模型进行蒙特卡洛仿真,获得了混合储能系统的容量概率分布,确定了不同累计概率水平下的混合储能系统的容量。仿真结果验证了所提方法的合理性和经济性。     

基于频率滞环的孤立微网混合储能系统频率控制策略

以蓄电池与超级电容器混合储能系统为研究对象,提出基于频率滞环的孤立微网混合储能系统频率控制策略。该控制策略包含Ⅰ、Ⅱ两种控制方式:控制方式Ⅰ通过引入频率滞环来协调频率控制精度与蓄电池充放电次数的关系,可有效减小蓄电池的充放电次数;控制方式Ⅱ综合考虑蓄电池使用寿命和超级电容器容量的双重约束,通过频率滞环协调蓄电池和超级电容器的充放电优先级,实现不同储能装置的优化控制。在DIg SI-LENT商业软件中搭建了Benchmark低压微网算例,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

计及负荷可控性的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量,是保证以可再生能源为主体电源的独立微网经济可靠运行的关键。基于微网地下水开采负荷的可控性,提出可再生能源/储能/负荷协调的微网系统功率分配策略。在此基础上,考虑蓄电池储能的运行特性对其寿命影响,提出微网电池储能的容量优化模型。以中国西北地区风光互补独立微网为例,对电池储能容量优化进行研究,仿真结果验证了所建模型的合理性。     

孤立微网的多目标能量管理

针对孤立微网系统的能量管理问题,利用蓄电池和超级电容的互补特性,以经济性和环保性为优化目标,提出了一种采用混合储能系统的微网多目标能量管理方法。求解方法分为2步,首先,综合考虑当前和未来可再生能源发电期望和负荷需求、不同调度时段、储能装置的实时荷电状态等因素,采用模糊控制对混合储能系统进行管理。其次,在计及多种约束条件下,利用改进的粒子群优化算法对微电源出力进行经济环保优化调度,得到微网系统的最终运行方式。该方法不仅能实现孤立微网经济、环保、可靠运行,还可延长蓄电池使用寿命,提高储能系统经济性,通过多组实验对比,验证了模型的有效性和可行性。     

基于改进遗传算法的蓄电池容量配置及充放电策略研究

蓄电池作为储能装置,是确保微网稳定经济运行的重要组成部分,为了研究它对微网经济效益的影响,建立了基于微网经济性最优的蓄电池容量配置模型。针对某企业内热电联产型微网系统,构建了孤网和并网下以综合运行成本最低为目标函数的微网经济优化调度模型,在孤网下提出了一种定量分析方法配置蓄电池所需最小容量,通过模型求解确定实现微网总成本最低所需配置的蓄电池容量。在实时电价背景下,采用改进遗传算法优化各时刻蓄电池出力及向外网的购售电量,制定了蓄电池最优充放电策略,仿真结果验证了所提模型、策略的有效性和算法的适用性。     

基于预测方法的直流微网混合储能虚拟惯性控制

为增强直流微网扰动抑制能力,使直流侧电压在系统扰动时呈现惯性响应特性,提出了一种基于变流器预测控制的直流微网混合储能系统虚拟惯性控制策略。该方法采用微网储能系统变流器作为虚拟惯性控制单元,增加直流电压变化作为控制输入变量,增强了其暂态运行稳定性。此外,为提高直流微网本地控制速度,以配合储能系统的快速惯性调节,避免因控制延时造成的滞后控制现象,提出了基于模型预测方法的储能变流器本地控制方法,并采用由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,以弥补蓄电池充放电速率较慢的缺点。基于Matlab建立了风电直流微网系统仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性。     

基于改进和声搜索算法的微网电池储能系统规划模型

在独立微网中,确保能源供需平衡与系统备用充足对满足用户需求、维持微网安全运行十分重要,因此电池储能系统必不可少。然而,由于现阶段电池储能系统成本较高,需要进行合理规划以选择最优系统规模。基于此,该文首先构建独立微网电池储能系统规划目标函数,并从供需平衡、备用要求等方面给出约束条件;之后通过改进的和声搜索算法对电池储能系统的安装年、额定功率与容量进行最优规划;最后,通过3种不同的微网运行情景验证模型和算法的有效性。     

微网孤岛运行下储能控制策略的分析与仿真

为维持微网孤岛系统的稳定运行并防止系统频繁的充放电对传统蓄电池储能产生较大的负面影响,文中介绍了一种由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统能量管理方法.在负荷变化时,由超级电容迅速响应功率需求,同时控制直流侧母线电压;在直流侧母线电压稳定后,超级电容不再输出功率,由蓄电池补偿系统净负荷的功率缺额.该方法有效防止了微网孤岛系统的净负荷需求突然变化对蓄电池造成的冲击,优化了蓄电池的工作过程,延长了蓄电池的使用寿命.最后利用PSCAD仿真验证了本文所提方法的有效性.     

考虑风电不确定性的混合储能容量优化配置及运行策略研究

在考虑风电功率不确定性的基础上,提出一种基于频谱分析确定混合储能系统(HESS)容量的方法,该方法充分利用了超级电容器和蓄电池的优势互补特性,基于此提出储能最优运行策略。利用离散傅里叶变换分解风电不平衡功率得到其频域信息,并利用HESS对不平衡功率进行平抑;提出一种最优截止频率确定方法,并确定HESS中蓄电池和超级电容器的容量大小;基于所确定容量建立以利润最大为目标的机会约束规划储能运行策略模型,并采用整合蒙特卡罗的遗传算法进行求解,从而确定储能的最优运行策略。通过实际数据分析验证了所提模型和方法的有效性。     

用于优化微网联络线功率的混合储能容量优化方法

为微网配置蓄电池/超级电容器混合储能,可更好地调节微网与配电网间联络线的功率。文中提出了一种用于优化微网联络线功率的混合储能容量优化方法。首先,建立了混合储能系统的容量优化模型,以考虑储能寿命和更换的全寿命周期净现值为目标函数,以不同类型储能各自补偿频段的分界频率作为优化变量,在约束条件中详细计及了非理想储能系统的充放电效率以及实际工作中的荷电状态限制。其次,给出了采用遗传算法求解模型的步骤,在遗传算法中调用以下过程:先由分界频率计算滤波时间常数,从而实现混合储能功率分配;之后计算储能容量,再进行经济评价。最后,采用天津生态城某微网的实例进行验证,并与实际安装储能以及目前主流文献方法对比。对比结果表明,所提出的方法在达到同等补偿效果的前提下具有更好的经济性。     

考虑随机特性的独立微网储能裕度计算方法

依据含储能设备的独立微网的功能和运行特性,提出微网储能裕度的概念及考虑随机特性的微网储能裕度的计算方法,以便对微网负荷承载能力进行量化评估,并使微网在满足系统可靠性要求的同时合理调节储能设备的充放电。针对风电、光电及负荷的随机特性,在日前预测的基础上,建立考虑预测误差的风电、光伏出力和负荷的概率模型。提出一种基于场景生成和削减技术、储能设备充放电优化技术和弦截法的考虑随机特性的储能裕度计算方法。以某微网为例,验证了所提方法的有效性和准确性,并对蓄电池容量、出力限制和初始荷电状态等可能影响储能裕度的因素进行了分析。     

基于频谱分析的微网混合储能容量优化配置

为含多种分布式电源的微网系统配置适当容量的储能,可有效提高微网供电的可靠性和灵活性。针对风光互补独立微网系统,考虑储能设备的运行特性对其循环使用寿命的影响,对微网储能容量优化配置进行了研究。在对微网净负荷功率进行频谱分析的基础上,提出了协调蓄电池与超级电容器运行的微网系统功率分配策略。通过分析储能系统的成本结构,建立了以储能系统年综合最小成本为目标函数,同时考虑储能充放电功率、剩余电量等约束条件的微网混合储能容量优化模型。实例验证了所提方法的技术合理性和经济实用性,为微网储能规划设计提供了理论依据和技术支持。     

虚拟直流发电机控制下SOC均衡功率分配策略

直流微网无需考虑频率、无功等因素,有利于新能源的接入,但接入大量电力电子变换器的直流微网惯性较低,严重时会影响微网稳定运行。为增大系统惯性,目前针对储能侧双向DC/DC变换器虚拟直流发电机控制策略研究较多,但对于多台并联运行虚拟直流发电机之间功率分配问题研究甚少。为了解决蓄电池间因功率分配不合理导致初始荷电状态较低的蓄电池提早退出放电等问题,提出了一种以蓄电池荷电状态作为变量,适用于多台容量不同虚拟直流发电机的荷电状态均衡功率分配策略。构建了多电源光储直流微网,建立了系统小信号模型,利用阻抗比判据分析了系统的小信号稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明:所提功率分配方法可以实现蓄电池间的荷电状态均衡,避免初始荷电状态较低的蓄电池提早退出放电的问题。     

考虑交互功率控制的微网经济运行

研究微网与公共电网交互功率波动控制对微网运行成本的影响。考虑微网潮流约束,提出了不同功率波动约束下多时段微网经济调度方案。为最小化微网运行成本,引入不平衡电价,制定最优合同容量,优化微网储能和负荷侧管理策略,并研究线路传输容量限制、弃风弃光对微网交互功率控制方案和运行成本的影响。分别使用经修改的IEEE 24节点系统和FREEDM系统模型,验证所提方案的正确性和可行性。仿真结果表明,基于需求侧响应的微网能量管理策略,提高微网运行效益的同时,增加了联络线功率控制的灵活性,减小了分布式发电功率波动对上级电网产生的影响。也可为微网平稳接入公共电网运行和大规模推广提供参考。     

复杂协调控制中压独立微网规划方法

基于传统硬充电策略,提出了一种计及系统潮流约束和节点电压约束的柴油发电机和储能单元的复杂协调运行策略,该协调运行策略综合考虑优化中压微网的经济性、环保性和可靠性,以寻求独立微电网中分布式电源和储能单元的最优容量和最优接入位置。最后以某社区电网作为研究对象,开展了全寿命周期内的准稳态仿真分析,验证了所提出的优化规划模型及改进协调运行策略的实用性,得到了合理可行的系统规划方案。     

面向多场景调节需求的集中式共享储能鲁棒优化配置

随着高比例新能源电力系统的发展,源网荷不同场景下对储能的需求与日俱增。该文提出一种面向多场景调节需求的集中式共享储能鲁棒优化配置模型。首先,设计了兼顾协调电源侧出力计划和参与电网侧调频的共享储能运营模式,给出了共享储能在不同场景调节需求下的运行策略;然后,考虑源网储的联合出力约束与动态频率约束,同时对发电与用电不确定性采用精确概率分布的鲁棒理论进行分析,建立了考虑随机变量极端偏差情况下的集中式共享储能鲁棒优化配置模型;最后,以修改后的IEEE 39节点对所构建模型进行仿真分析,讨论了影响容量配置模型经济性与鲁棒性的关键因素,验证了该文所提优化共享储能配置模型的有效性。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

基于多应用场景独立微电网储能系统优化配置

含风、光、储的独立微电网,科学配置合理的储能容量,能满足负荷供电需求,保证系统安全稳定运行。针对三种具有代表性的应用场景,分别提出了储能系统配置评价指标;以储能系统全寿命周期费用最优为优化目标,计及系统运行要求及蓄电池设备的特性约束,建立了孤网运行的微电网蓄电池储能系统的优化配置模型,并采用改进的粒子群算法进行求解;在容量配置的基础上,探讨了储能系统拓扑结构优化的方法。编写了优化设计软件并进行算例验证。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

引入负荷电压和电流前馈的V/f控制方法

为了稳定离网模式下微网的频率和电压,以含有多种分布式发电的微网系统为研究对象,提出一种基于蓄电池的孤立微网的频率电压控制策略。针对传统的V/f控制策略没有考虑负荷结构变化的问题,蓄电池的控制基于V/f控制的思想,增加负荷电流和电压的前馈,计及系统负荷结构和参数的双重变化。根据该控制方法建立详细的蓄电池的充放电控制系统,并与传统的V/f控制策略进行比较。同时,将该控制方法应用于包含有多种分布式发电的微网系统,对孤岛模式下不同系统状态进行仿真和分析。仿真结果表明,引入负荷电压电流前馈的V/f控制方法是有效的和实用的,该控制方法能快速调节离网模式下微网的频率和电压。