跟踪光伏计划出力偏差的储能容量配置研究

不同典型天气下光伏出力预测误差具有明显差异,为保证分布式光伏集群友好接入,提出一种考虑光伏发电功率预测误差不确定性的共享储能容量配置方法。首先基于注意力机制和长短时记忆神经网络（long-term short-term memory neural network,LSTM）对分布式光伏出力进行预测,再与不同典型气象条件下的光伏出力实际值进行对比得到预测误差。然后以共享储能配置成本最优为目标,建立跟踪光伏出力计划偏差的共享储能容量配置模型,通过引入鲁棒机会规划约束来描述预测误差的不确定性,并采用凸逼近方法将原模型转化为确定性模型进行求解。仿真结果表明,所提方法在保证补偿效果的同时能最大提升储能配置的经济性。     

基于MILP的用户光储系统储能配置场景适应成本分析

针对联网用户侧光储系统的储能容量优化配置问题,采用K-means 聚类算法和聚类数判断指标筛选典型光伏出力场景集合用于储能规划,分析在不同光伏出力场景下因储能容量缺额或容量冗余产生的场景适应成本;以总场景适应成本最小为目标建立储能容量配置和运行优化的混合整数线性规划模型,优化决策用户光储系统的储能容量配置及运行策略;分析低谷电价与富余光伏倒送价对储能容量配置和运行策略的影响。算例结果表明,模型可计及光伏出力不确定性,优化规划储能容量,并场景化细粒度衡量储能规划方案应对光伏出力变化的经济代价,为用户侧储能投资提供更高效的决策支持。     

面向低碳供能的多园区共享氢储能系统容量规划

双碳目标下为提高园区供能的清洁性和经济性,提出基于风光发电的多园区共享氢储能容量规划方法。首先,利用风、光发电与多园区用户用能的时空互补特性,建立多园区共享氢储能实现清洁发电、经济供能的基本框架,以实现氢储能的容量和能量共享。其次,兼顾多园区的利益诉求,提出基于合作博弈的共享氢储能容量配置模型与投资成本分摊方法,以合理配置各设备容量、提高氢储能的投资经济性。最后利用算例验证所提多园区共建共享氢储能系统的优化配置模型与投资成本分摊方法的可行性与竞争性。结果表明,多园区共享模式较自配模式分别降低投资与碳排放成本26.4%与17.4%,氢储能可更灵活地实现集中式储能资源的共享使用,尤其对具有间断性发电特征的用户优势明显。     

考虑爬坡功率有限平抑的高渗透率光伏电网储能配置策略

随着光伏发电渗透率的提高,电网需有较大调频备用容量应对光伏功率的随机大幅波动。储能系统(ESS)的快速充放电能力能够对光伏发电出力的大幅波动进行快速平抑,以减小电网调频所需备用容量。但目前储能成本相对较高,无法完全依赖储能来应对光伏功率的大幅度爬坡。为此,文中首先提出了利用有限容量的储能实现光伏爬坡功率有限平抑的控制策略,对光伏出力大幅度波动进行有效平抑。然后,考虑电网调频容量需求与储能配置容量的相互制约关系,建立了ESS投入后调频成本计算的数学模型,并以等效收益最大为优化目标实现ESS能量容量和功率容量的优化配置。最后,利用遗传算法对优化模型进行求解,并通过某高渗透率光伏电网验证了该方法的有效性。     

碳排放风险约束下低碳园区储能容量规划方法

为应对全球气候变化挑战,我国各类园区低碳转型势在必行。在双碳愿景驱动下,分布式光伏、风电等新能源大规模接入接入产业园区,其出力间歇性、波动性、不确定性使得低碳园区配置储能的需求愈趋强烈,园区面临储能高昂投资成本与碳排放红线的两难。为此,引入超分位数对不确定环境下的园区碳排放进行风险度量,提出碳排放风险指标,并将其积分形式转化为可嵌入储能规划模型的线性约束形式,继而建立计及碳排放风险约束的低碳园区储能容量规划模型。通过某园区算例分析,验证了所提碳排放风险约束下储能容量规划方法的有效性,在年综合成本微增情况下实现了园区碳排放风险的降低。最后对风险阈值与置信度水平进行了灵敏度分析。     

用户侧共享储能的优化配置及对碳排放的影响

在碳达峰、碳中和的战略目标下，随着光伏等分布式能源广泛应用，储能系统的需求也急剧增加，而用户在安装储能时势必会对碳排放产生影响。首先，基于用户用电行为的差异性，建立了用户侧共享储能双层优化配置模型，上层以多用户的年综合成本最低为目标函数，优化用户预计加装的共享储能容量和功率；下层优化模型以日运行调度成本最小为目标函数，优化共享储能充放电策略。接着，建立用户碳排放成本数学模型。然后，采用该模型求解方法，一阶段使用Yalmip求解器求解共享储能的最优配置结果，二阶段计算碳排放成本，研究共享储能配置结果对碳排放的影响。最后，通过算例分析与各用户单独配置储能进行对比，验证了所提共享储能优化配置模型和充放电策略的有效性，说明了用户配置共享储能利用峰谷价差进行套利时，碳排放成本增加。     

考虑负荷优化的电动汽车光伏充电站储能容量配置

为实现电动汽车充电站中光伏电能的充分利用和减小负荷峰谷差,将光伏功率和电动汽车充电功率结合作为等效负荷功率,并以此配置储能。以等效负荷功率上下限为决策变量,充电站日净收益和峰谷差率为目标函数,建立储能优化配置模型。使用改进遗传交叉过程的NSGA-II算法对目标函数进行优化,得到不同峰谷差率对应的充电站日净收益和储能容量,同时对比不同光伏出力和充电功率等级下储能容量配置的差异。结果表明,合理的光伏容量配置能够减小充电站对储能容量的需求,并且根据峰谷差率联合配置光伏和储能,能够实现充电站经济运行和负荷优化作用。     

考虑风光出力季节性波动的储能容量配置

通过配置储能可以解决高比例可再生能源并网时的弃电和功率波动问题,但现阶段储能成本较高,难以大规模推广应用,且现有研究在进行储能规划时,多聚焦于单一季节下的储能最优容量,而忽视了风电、光伏出力季节性波动对储能规模的影响。为解决上述问题,本文提出了一种考虑可再生能源出力和负荷需求季节性变化的储能优化配置方法。采用等效全循环次数核算储能投资运行成本,并利用期望持续放电时间处理功率和容量的相关性,从储能全生命周期收益和可再生能源利用率的角度对储能的容量和功率进行配置。仿真结果显示,与追求储能收益最大和采用单一典型日进行储能配置相比,本文所提方法能够在保障储能经济性的同时,进一步提升储能对可再生能源的消纳作用。     

考虑光伏校正的微电网储能容量优化配置

针对光伏微电网中储能容量优化配置时忽略光伏实际出力的问题,提出一种考虑温度和光照强度的光伏输出功率校正方法,建立光伏优化模型。其次以储能经济最优为目标,在满足负荷需求的基础上进行光储联合建模,并考虑负荷缺电率和能量溢出比的影响,对电网分时电价下5种储能电池分别进行容量配置和经济性分析。最后通过算例验证了所提模型更满足地域特性、符合光伏实际输出功率。所配置的结果表明,在项目周期内钠硫电池成本最高,功率型铅酸电池成本最低,全钒液流、锂电池和能量型铅酸电池总投资成本相当。     

基于随机预测误差的分布式光伏配网储能系统容量配置方法

储能装置作为一种解决含分布式光伏配网系统功率波动的有效手段,其容量配置关系到补偿功率波动精度和经济性指标。为准确配置储能容量提出一种分布式光伏配网系统中储能设备容量配置方法:通过分析光伏出力短期预测误差和负荷短期预测误差的概率统计规律和随机过程,利用区间估计方法得出储能设备容量配置函数;然后利用该配置函数实现的配置方法,对储能容量在分布式配置和集中式配置两种方法下的预测误差的方差进行比较,可知储能容量分布式配置可以得到更精确的容量配置和更优的功率补偿效果。应用所提配置方法搭建实验样机,并应用于江西电网公司某分布式光伏配网系统中,验证了该方法的正确性和可行性。     

基于主从博弈的共享储能分时电价策略

为提高共享储能收益,同时兼顾用户用电成本,建立了以储能电站为主导者、社区用户为跟随者的主从博弈模型。储能电站依据历史用户用电情况制定充放电策略,决定分时电价;用户根据主导者提供的分时电价,在充分满足不可转移负荷用能需求前提下,给出用电功率,选择合适的能源服务商。使用KKT最优性条件和线性规划对此博弈模型进行线性化处理,并利用商业求解器对其求解,通过算例分析,对所提方法的合理性进行验证。结果表明:基于主从博弈的共享储能电费定价策略,可使共享储能得到较高的收益,且使用户的支出也得到一定程度的降低。     

计及需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度

在多微网系统中考虑用户的需求响应行为和加入共享储能装置均会对系统内的能量流动及设备出力情况造成影响。在此背景下,为促进储能装置的高效利用和可再生能源的就地消纳,提出一种同时计及耗能用户需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度策略。对共享储能运行模式、多微网系统和耗能用户自主响应行为进行建模;分别以多微网系统净收益最大、耗能用户总购能成本最低为上、下层目标,形成合作型Stackelberg互动均衡模型;将下层模型转换成KKT最优条件,随后用Big-M法和对偶定理对非线性项进行处理,将Stackelberg博弈模型转换为混合整数线性规划问题,对多微网系统的能源定价策略、共享储能动态容量划分和各微网内设备的运行状态进行求解。为促进微网间的功率交互,提出基于交互贡献度的利润分配方案。最后,采用5个方案作为算例验证了所提策略的有效性。     

考虑不确定性的综合能源供应商日前优化运行策略

综合能源供应商作为多能源供应主体,可以参与市场化交易。为探索综合能源供应商在电力市场环境下新的盈利点,构建了考虑需求响应的多主体互动机制,并充分考虑光伏出力、多元用能需求、市场电价以及需求响应资源潜力的不确定性,采用区间优化方法构建了表征综合能源供应商日前运行优化问题的混合整数线性规划模型,得到综合能源供应商的购能、设备运行以及需求响应资源调用等策略。算例验证结果表明,需求响应机制可以有效降低购电成本,增加综合能源供应商的运行收益。     

考虑可控负荷功率调整的电力服务商分段式补偿定价决策

鉴于分布式电源出力和终端用户负荷需求的随机性,电力服务商实际购买电量与电力市场竞标电量存在偏差,这种偏差会带来惩罚成本。为此,考虑将需求侧可控负荷作为可调度资源,基于可控负荷用户增/减负荷成本函数,提出了一种分段式价格形式的多选项可控负荷功率调整补偿合同。为实现电力服务商与可控负荷用户双赢,建立了兼顾电力服务商经济效益和可控负荷用户需求响应效益的 型stackelberg主从博弈模型,并采用基于遗传算法的逆向归纳法求解。最后,通过算例对比了分段式补偿电价和固定补偿电价下电力服务商运营收益和可控负荷用户功率调整量之间的变化情况。仿真结果表明,所提出的分段式补偿定价方法能够明显降低惩罚成本,有效提高用户需求响应的参与度,实现需求响应资源的优化配置。     

计及共享储能与光伏的园区多用户综合收益优化

针对含共享储能与户用光伏的园区场景,文中提出一种用户侧综合收益双层优化方法,充分挖掘共享储能灵活性及用户用电需求差异性,在实现用户整体经济效益最优的同时提升光伏消纳能力。模型上层为月前优化阶段,以用户月度用电成本最低为目标,考虑系统能量平衡、储能充放电约束以及储能荷电状态约束,优化工业用户最大用电功率,降低需量电费;模型下层为日前优化阶段,综合考虑用户综合收益及光伏消纳能力,以上层优化结果为约束条件,兼顾功率、储能等约束,提出共享储能充放电功率及用户与电网交互功率等日前优化策略,在用户月度整体经济性最优的前提下,实现用户侧每日经济效益的优化。最后,以南方某实际园区作为算例验证了文中所提方法的有效性。     

虚拟电厂运营商与电动汽车用户的主从博弈定价策略

如何制定虚拟电厂运营商的售电价格及购售电策略,实现与电动汽车用户的双赢,是目前研究的热点。基于此,提出了以虚拟电厂作为售电运营商参与电动汽车有序充电管理的主从博弈模型,其中运营商通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车有序充电,并协调各类分布式资源参与电力市场。计及风电出力的波动性和常规负荷的不确定性,在建模中引入了条件风险价值理论。模型通过Karush-Kuhn-Tucker条件和对偶理论转化为混合整数线性规划问题准确求解。最后在算例中验证了建模方法的有效性,给出了虚拟电厂运营商的最优定价策略及内部出力计划,且分析了不同电动汽车比例、储能最大容量、风险偏好系数对最优解的影响,为虚拟电厂运营商提高收益提供了优化思路 。     

考虑共享储能容量衰减的零碳园区优化调度与经济性评估

新能源发电的随机性与间歇性给电力系统运行与控制带来巨大挑战,储能技术是解决该问题的重要手段之一。聚焦于新背景“零碳园区”与新模式“共享储能”,研究了考虑共享储能容量衰减的零碳园区优化调度与经济性评估。首先,提出了共享储能成本效益分析模型,接着建立了以日运行成本最小为目标,同时考虑共享储能服务与电网购电的优化调度模型,然后,提出了经济性评估指标。在算例分析中考虑无配置储能电站、自配储能电站、共享储能电站三种配置方案,以及新电池与退役电池两种选型方案,充分对比了各方案下优化调度与经济性评估结果,并分析了各方案下的场景适用性。最后,通过敏感性分析突出共享储能服务价格对其经济性的影响,并给出服务价格的建议取值。算例结果验证了共享储能电站的经济性优于其他方案。此外,退役电池性能虽低于新电池,但成本较低,参与调度的经济性更好。     

新能源消纳与用户侧响应主从博弈的配电网智能软开关选址策略

分布式电源接入配电网后,配电网调控能力不足导致新能源消纳水平低、用户支出经济性指标差,提出一种新能源就地消纳和用户支出主从博弈的配电网智能软开关选址策略的嵌套模型和方法。外层建立以新能源渗透率最大、电能质量指标最佳且计及传统调控手段的模型结构;内层考虑新能源用户消纳的分时电价、储能装置充放电成本和日运行费用因素,构建能满足用户支出成本最低的需求响应模型。调用CPLEX求解器求解混合整数非线性规划模型,用户侧与配电网侧模型通过反复博弈优化决策变量,主从博弈内层优化采用改进粒子群优化算法加快收敛速度。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行分析,验证了所提智能软开关选址策略的有效性。     

基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略

虚拟电厂是一种集分布式能源和负荷为一体的综合能源服务商,也是一种新型的上网交易模式。由于虚拟电厂内部主体存在产权独立性,且电价竞标与电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg动态博弈理论,建立虚拟电厂竞标问题的动态博弈模型。考虑风、光及负荷的出力波动和预测误差,分别建立虚拟电厂的电价竞标模型和电量竞标模型。基于两个子模型的主从递阶关系,利用最优性一阶条件和粒子群智能优化算法,求出模型的均衡解,确定虚拟电厂内多个分布式电源的交易电价与调度计划。最后对模型进行仿真,讨论不同场景下虚拟电厂的收益、电价竞标和电量竞标结果,验证模型的有效性。     

计及多能需求的综合能源服务商优化运行策略研究

随着分布式发电技术的不断成熟及发展,未来综合能源服务将是整合不同类型分布式发电并满足用户不同用能需求的有效途径。提出了一种含有多种分布式发电资源同时考虑多用能需求的综合能源服务商优化运行策略模型。首先建立了含有风电、光伏、燃气轮机、电储能、电热泵、辅助锅炉等分布式资源及电、热用能需求的园区综合能源系统优化调度模型;其次计算优化运行后的能源利用效率;最后,分析对比了不同季节、实时电价及天然气价格变化对综合能源服务商运行策略及盈利的影响。仿真结果验证了模型的有效性,其中综合能源服务商的收益对天然气的价格变化更为敏感。