面向降损场景的移动储能与网络重构协同优化策略

近年来，电网的节能降损工作受到广泛关注。随着灵活调节资源大规模接入配电网，充分挖掘灵活调节资源的降损潜力显得至关重要。提出一种面向降损场景的移动储能与网络重构两阶段协同优化策略：第一阶段，采用场景分析法刻画源荷不确定性，以综合网损最小为目标建立网络重构模型，并求解最优重构方案。由于配电网节点较多，为缩小搜索范围提升求解效率，提出一种网损灵敏度分析方法，并结合重构方案为移动储能预先筛选充放电节点集合。在第二阶段，以配电网网损及移动储能通行成本最小为目标函数，综合考虑移动储能的连接/通行状态约束、充放电功率/容量约束和电力网的功率平衡、潮流安全约束，构建交通网-电力网融合的移动储能充放电调度模型，并调用CPLEX求解器求解移动储能的通行及充放电功率调度方案。最后结合IEEE 33节点配电系统进行仿真分析，仿真结果表明有功网损降低552.17 kWh,降损幅度达31.9%,验证了所提策略的有效性。     

考虑分布式电源时序特性的配网储能配置研究

为了使储能系统的容量配置更加优化、合理,系统经济性更优。对风电、光伏和负荷三者的时序特性进行分析,提出采用模糊控制原理对混合储能系统中的蓄电池和超级电容进行功率分配,优化蓄电池的充放电状态,以延长蓄电池的使用寿命,提高系统经济性;结合储能装置的投资成本,考虑风光互补特性参数的约束,以系统初始投资成本最低和上网波动功率最小为目标建立多目标模型,优化储能系统容量配置。最后,通过算例分析证明了所建模型的正确性和优越性。     

考虑实际运行的配电网电池储能系统的优化配置研究

储能具有削峰填谷、改善电压质量等作用,在配电网中具有极其重要的地位。研究制定蓄电池储能系统运行策略,并用其指导配电网中储能配置问题。以综合经济效益最大为上层规划目标函数,储能配置容量为控制变量,考虑了储能投资成本、运行维护成本、节约电能损耗收入和储能低储高放套利收入等因素。采用启发式数学方法,以分布式电源出力与电网负荷叠加后的等效负荷曲线为基础,根据一定指标提出一种考虑分时电价的蓄电池储能系统充放电策略,并作为下层规划部分,建立二层规划模型。利用嵌入启发式方法的遗传算法对该模型进行求解。用修改的IEEE33节点系统进行分析,验证了所建模型的有效性,并将提出的储能充放电策略与现有的典型充放电策略对比,说明了所提策略的优越性。     

计及蓄电池储能寿命影响的微电网日前调度优化

蓄电池储能是进行微电网日前调度需要综合考虑的重要单元。为了充分发挥蓄电池储能平抑可再生能源波动、调节系统峰谷差及减小系统备用的功能,需要综合考虑其剩余容量、充放电功率及充放电次数对蓄电池寿命的影响。文中通过推导得出了反应蓄电池每一次放电损耗的数学模型,并对其进行了适当简化,通过权重因子将其引入到日前调度优化的目标函数中;针对蓄电池储能约束条件时间上耦合的特点,文中将基于拉格朗日松弛和内点法的动态规划方法应用于模型求解;通过算例分析,表明了所述方法对微电网日前调度具有良好的优化效果。     

基于元模型优化算法的混合储能系统双层优化配置方法

混合储能兼具能量型储能与功率型储能的优势,针对混合储能在风电平抑中的配置问题,提出了一种基于元模型优化算法的混合储能双层优化配置方法。首先,利用小波分解对风电功率的原始数据进行分解,得到混合储能需要平抑的功率。然后,针对功率分配策略对混合储能容量配置的影响问题,提出一种混合储能容量嵌套式双层优化配置方法。该方法的内层为混合储能功率优化分配策略,以荷电状态、充放电功率为约束条件,以蓄电池总体充放电功率最小为目标函数,以提高蓄电池的使用寿命;外层以最小容量、最小功率为约束条件,以混合储能的全寿命周期年均成本最小为目标函数。针对多变量、非线性、计算密集型双层优化方法具有求解复杂、计算时间长等问题,提出基于元模型优化算法的优化求解方法。算例分析结果表明,所提优化配置方法可以在保持混合储能经济性最优的同时,有效避免蓄电池频繁充放电,从而提高了其使用寿命;相比于传统的启发式求解方法,基于元模型优化算法的优化求解方法的计算速度更快,所得优化配置结果更精确。     

考虑需量管理的用户侧储能优化配置策略研究

为推动储能的商业化应用,考虑应用于两部制电价条件下的用户侧储能规划与运行场景,提出了参与需量管理下的全生命周期储能系统功率及容量配置优化方法。首 先,构建了储能参与需量管理的年化收益模型,包括电量电费部分和基本电费部分,同时针对储能的功率进行惩罚约束;其次,对储能的全生命周期成本进行评估,考虑了电池特性的衰减对其充放电量的影响,量化其电量损失成本函数;然后,根据储能系统运行场景的负荷特性、分时电价、储能荷电状态、充放电功率等约束条件,构建以储能运行年化总成本最小的目标函数;最后通过实际工程算例进行评估,验证了所构建模型的经济合理性,为用户侧储能的投资决策和运行指导提供依据。     

考虑联络线利用率与储能寿命特性的海岛微电网优化运行策略

并网型海岛微电网与主网通过联络线互联,如何合理利用储能系统和联络线是海岛微电网与主网优化互动的关键。本文提出一种综合考虑联络线资产利用率和储能寿命特性的海岛微电网优化运行策略,采用随机机会约束描述自然资源和负荷的不确定性,使用蓄电池吞吐量寿命模型描述充放电和荷电状态对蓄电池寿命的影响,在避免储能频繁充放电的情况下,提高联络线的输送电能,降低传输功率波动性,从而提高其资产利用率。为综合考虑储能寿命和联络线资产利用率指标,本文采用目标隶属度函数,利用最大化满意度指标法将多目标问题转化成单目标进行优化求解。最后基于南麂岛微电网进行算例分析,验证了所提方法的正确性与有效性。     

基于改进PSO-DE融合算法的风电场储能容量优化配置

根据蓄电池数学模型和充放电特点，综合考虑蓄电池投资成本和风电场弃风率，建立了由蓄电池投资成本和风电场弃风率组成综合成本为目标函数的风电场储能容量优化配置模型，并给出了模型的约束条件。采用惯性权系数调整、越界粒子变异操作和粒子初始化规则调整等策略对粒子群-差分融合算法（Particle Swarm Optimization-Differential Evolution,PSO-DE）算法进行改进，得到改进PSO-DE融合算法，对风电场储能容量优化配置模型进行求解。结果表明，改进PSO-DE融合算法只需要48次迭代就找到了综合成本最小值为624.18万元，对应的最优储能容量为11.25 MWh，风电场弃风率为0.15%，验证了所提出的风电场最优储能容量计算方法的实用性。     

用户侧重力-蓄电池混合储能系统配置优化与效益分析

现有的用户侧储能以蓄电池储能为主,手段较为单一,回收不当对环境也会造成危害;同时用电高峰期峰谷差较大,这既提升了用户用电成本,也给电网的稳定运行带来了挑战。针对此问题,建立了重力储能的充放电模型,并在此基础上提出一种应用蓄电池与重力储能相结合的混合储能模型。首先以功率、容量和寿命等变量为条件对该模型进行了适当的约束。下一步以用户综合收益最高为目标函数利用量子粒子群优化算法对模型进行配置寻优。然后得出了混合储能最优的功率、容量配置。在MATLAB2021b软件环境下,使用江苏省南京市用户侧智能电能表实际负荷数据算例进行分析,最后可以得出混合储能系统及其优化方案可以减小用户侧用电峰谷差,并且使用户侧用电成本有所降低的结论,验证了其合理性与经济性。     

铅酸蓄电池化成工艺节能优化调度研究

铅酸蓄电池生产企业属于高电耗企业,其化成工艺改良节能潜力巨大。基于铅酸蓄电池生产工艺流程,以化成放电时不回馈上游电网和不额外安装大型储能设备为前提,考虑峰谷电价机制,以电池组串化成周期内总电费最低为目标,计及充放电机转换效率,以及充放电机负载功率约束、总化成功率不反馈电网约束、电池组串切换时间间隔约束和化成调度周期内总切换次数约束等,构建铅酸蓄电池化成优化调度模型。以某铅酸电厂实际运行数据为背景,采用粒子群优化算法进行求解,算例结果显示优化后总化成电耗成本节约5%以上。研究结果对铅酸蓄电池企业实施节能增效改造有重要的指导意义。     

计及充放储一体站的主动配电网DG出力优化研究

充放储一体站不仅能满足电动汽车的充电需求,同时站内储能系统作为电源节点还能为电网反馈电能。本文构建了接入主动配电网的充放储一体站的充放电模型,考虑风电、光电的随机出力特性,计及电网实时电价、环境成本、一体站的充放电储发成本等因素,建立了DG出力优化的目标函数,采用粒子群算法求解。通过算例分析,对比了计及一体站前后的主动配电网DG出力优化的运行成本,验证了本文方法的可行性。     

考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto优化模型

为发挥储能电池在配电网运行中降损及平抑峰谷的作用,建立了一种考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto多目标优化模型。该模型以配电系统中有功损耗最小和1天中各时段负荷方差最小为目标函数,以储能电池的充放电功率为控制变量,以罚函数的形式处理电池容量约束和静态安全约束。依据日负荷曲线获取储能电池最佳充放电时段,结合前推回代潮流计算方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II）对多目标模型进行求解。基于最大满意度,在Pareto解集中分别分析了网损最小、削峰填谷效果最优和网损与削峰填谷折中最优3种优化方案,以获取不同的储能电池运行优化方案。最后,以IEEE33配电网系统为例,验证了所提方法的实用性和有效性,并分析了不同决策策略下运行方案的优劣,为配电网经济运行提供决策参考。     

考虑需求响应用户参与度的主动配电网优化调度

随着主动配电网中分布式能源的大量接入,需求响应这一灵活可调度资源的价值越来越受到重视。基于价格型和激励型需求响应的响应特性,考虑需求响应的用户参与度,计及购电成本、网损成本、发电成本、储能成本以及需求响应成本,建立了以配电网日运行成本最小为目标函数的主动配电网调度模型。通过改进的粒子群算法对模型求解。修改后的IEEE33节点配电系统算例验证了所提模型的有效性,证明了提高需求响应用户参与度在改善系统运行特性上的有利作用。     

考虑季节特性及节点电压偏移的储能系统优化配置

考虑到可再生能源渗透率的增加以及储能装置的接入,研究了含可再生能源配电网的储能优化问题。选用蓄电池作为储能装置,建立了数学模型,并对含风电和光伏的配电系统进行储能优化配置,以系统的经济性和稳定性为优化目标,分别建立了单目标和多目标优化模型。采用改进粒子群优化算法,选择储能容量、储能功率和储能位置作为控制变量进行优化计算。最后结合不同季节风电、光伏和负荷的波动数据,选取含分布式电源的IEEE 33节点配电网系统,对其进行潮流计算及储能优化配置,由此验证了本文配置方法的有效性。     

基于随机森林算法的综合能源配电网电能质量评估方法与网架优化模型

文中针对综合能源配电网存在的电能质量问题考虑采用网架优化措施进行优化。对计及电压偏差、谐波电压、电压波动、三相不平衡度四个指标采用层次分析法建立综合能源配电网电能质量评估体系,其中基于模糊层次分析法确定评估体系各指标的主观权重,以综合能源配电网网架优化方案为控制变量,考虑到系统中多种能源形式的互补运行,以配电网电能质量评估指标最大化为目标函数,计及配电网网络拓扑约束,节点电压约束,网络辐射状约束等必要约束条件建立配电网网架重构优化模型。针对随机森林算法分析其运行原理,并基于随机森林算法对所建立的模型设计模型求解流程,进行仿真算法分析,说明所建立的模型能够改进配网电能质量,验证了模型的正确性和有效性。     

计及不同主体的微电网日前优化调度方案研究

对并网运行模式下的某微网系统的日前优化调度方案进行了分析,该微网系统涉及主网、可再生能源、蓄电池及用户多个利益主体。该系统既可从主网获取电能,也可从系统内部的光伏阵列、风机及储能蓄电池获得电能。在主网与微网的交换功率约束、蓄电池充放电电量约束及充电次数等一系列约束条件下,以平均负荷供电成本最小为目标构建了3种优化调度对比模型,并借助MATLAB工具,分别采用原始-对偶算法、混合惩罚函数法、改进的遗传算法对3种调度方案模型进行了最优求解,以实现不同利益主体的合理利益分配,使系统综合效益最佳。最后通过某微网系统算例验证了模型的有效性和经济性。算例结果表明,充分利用蓄电池的调控作用,以及选择性地接纳可再生能源,并适度提高微网与主网之间的交换功率,可使微电网运行于最优经济状态。     

混合储能在配电网中的优化配置

单一蓄电池储能技术已应用于配电网中,作为备用容量和节省电能投资。鉴于单一蓄电池储能设备成本过高的问题,本文采用电池超级电容器混合储能(HESS)技术,建立以整个寿命周期内年均成本为最小的目标函数,以满足供电可靠性、调压、平抑大负荷功率冲击等为约束条件的容量优化配置模型。运用粒子群优化算法进行求解,与单一蓄电池储能作比较,验证了HESS混合储能在配电网中的经济性。     

计及柔性负荷和换电站的综合能源系统优化调度

在“碳达峰，碳中和”背景下，未来能源发展将由单一的能源系统向综合能源系统转变。随着电动汽车车网互动技术的发展与应用，柔性负荷占比的显著提升，综合能源系统中的可调度资源将愈加丰富。在此背景下，本文将含电动汽车换电站和多类型柔性负荷的综合能源系统作为研究对象。首先，建立包含风电、储能、热电联产机组、燃气锅炉等设备的综合能源系统模型。其次，在计及电、热、气柔性负荷响应的基础上，将电动汽车换电站的充放电特性考虑到综合能源系统的优化调度中，以系统运行成本最小为目标，构建综合考虑多类型柔性负荷响应和换电站有序调度的综合能源系统优化模型。最后采用Yalmip进行建模并调用Cplex求解器对模型求解。算例结果表明，调度周期内系统运行成本降低了13.04%，风电消纳率提高8.65%，负荷峰谷差降低24.58%，验证了所提模型在降低系统运行成本、削峰填谷以及消纳风电等方面的有效性。     

分布式储能运行规划一体的多目标选址定容方法

针对含高比例新能源配网中分布式储能的选址定容问题,首先以系统模块度、有功平衡度和群间交互功率波动指标对配网进行集群划分;进而考虑配网的经济性和安全性指标,以配网购电成本、储能日均成本、电压波动和网损为优化目标,以储能的位置及优化出力为决策变量,构建了分布式储能运行规划一体的选址定容模型;采用改进的NSAG-III多目标优化算法对模型进行求解,且针对位置变量提出了偏移交叉操作方法,对目标和多时间尺度规划变量分别采用嵌入式潮流和混合编码的方式进行处理;最后在IEEE33节点配网模型上验证了所提方法和模型的合理性和高效性,为未来新型电力系统的新能源消纳和储能合理规划奠定基础。     

电池储能系统参与用户侧削峰填谷的鲁棒优化调度策略

现有的用户侧调峰领域的储能调度鲁棒优化方法,缺乏考虑非线性多目标优化模型的研究。当储能出力范围直接受负荷不确定性限制时,传统列和约束生成算法无法求解此类模型。针对以上问题,文章考虑负荷、电池储能等约束条件,建立了以净负荷方差、用户侧用电支出等为优化目标的电池储能系统调度鲁棒优化模型,并同时考虑了用户负荷波动、新能源出力波动等不确定因素。由于第二阶段的决策与优化结果会影响第一阶段决策的取值范围,需要改进列和约束生成算法以实现对该类鲁棒优化问题的求解。通过将目标函数、部分约束条件视为多个子问题考虑,对原列和约束生成算法的每次迭代中的子问题求解步骤进行扩充,使每次迭代中求解多个子问题,能够有效拓宽该算法的适用范围。最后,仿真结果验证了该方法的有效性,能够在不改变传统算法性能优势的情况下成功应用于非线性多目标鲁棒优化问题。