基于序优化的分布式光伏配电网储能系统容量评估

我国分布式光伏发电产业近年来实现快速增长,对所在配电网的运行提出严峻挑战。由于分布式光伏发电具有随机性、波动性与不确实性,需要一定容量的储能系统来提供灵活的调节能力,以实现配电网的安全可靠运行。因此,研究针对分布式光伏配电网储能系统的容量评估具有重要意义。建立考虑分布式光伏并网的配电网运行模拟模型,利用多场景生成技术与序优化求解方法,模拟不同储能系统容量规划下的分布式光伏并网运行情况,从而得到最优配电网储能系统配套容量。结果表明,利用序优化方法可以实现快速高效求解,得到适应于配电网运行需求的储能系统容量配置方案。     

可平抑高渗透分布式光伏发电功率波动的储能电站调度策略

为了提高分布式光伏发电在配电网中的渗透率,需要解决其并网引起的功率波动问题。提出一种消纳高渗透分布式光伏发电有功功率波动的集中式储能电站实时调度方法,包括配电系统实时调度和储能电站站内功率分配双层结构。实时调度层通过不断更新分布式光伏发电输出功率和负荷需求的预测值,计及储能电站充放电功率、容量和次数约束,对集中式储能电站进行实时调度,以消纳配电网有功功率差额波动;功率分配层根据储能电站各电池组性能参数和运行工况,以储能电站总运行成本最小为目标,并充分考虑下一时段可调度的总充放电容量,对上层调度指令进行实时优化分配,保证储能电站积极地响应调度。算例仿真结果表明,所提的两层调度方案平抑了配电网的有功功率波动,使得联络线功率波动峰谷差由13 MW降低到5 MW左右,降低了光伏发电并网对电网的冲击,大大提高了电网对光伏发电的消纳能力,并在保证储能电站调度末期荷电量尽量接近于调度初期荷电量的同时,优化了储能电站的运行状态,降低了储能电站的运行成本,既满足了储能电站循环调度的要求,又提高了储能电站的经济性。     

配电网中分布式储能系统的优化配置方法

分布式储能系统接入配电网可与分布式电源形成互补,弥补后者由于出力的随机性对配电网安全和经济运行造成的负面影响,还可对配电网与主网的功率交换进行调节,起到削峰填谷的作用。而对分布式储能系统接入配电网进行优化配置是实现上述作用的基础,基于此,提出了配电网中分布式储能系统的优化配置方法。首先,为处理负荷功率、风电和光伏发电的随机性,利用聚类算法得到典型日负荷曲线、典型风电和光伏发电出力曲线。其次,以储能系统投资与运行成本最小为目标,考虑接入位置、功率大小和配电网安全运行等约束条件,建立多时段非线性混合整数优化模型,并采用两层优化的方法求解模型。该方法在外层采用改进的遗传算法对储能系统的配置方案进行优化,在内层采用最优潮流算法对配置方案的储能充放电进行优化。最后,对一个含风电和光伏发电的配电系统进行测试,证明了该方法的有效性,并分析了风电和光伏发电的额定功率、负荷需求变化等因素对储能系统配置结果的影响。     

考虑储能配置模式的多数据源融合分布式光伏发电并网接纳分析方法

分布式光伏(PV)通常并入配电网,其大规模并网发电将对配电网的安全运行带来挑战,研究分布式光伏发电消纳能力已成为发展分布式光伏的重要内容。针对配电网信息不完整的情况,提出了一种考虑储能配置模式的多数据源融合分布式光伏发电并网接纳分析计算方法,融合来自电网调度系统、配电自动化系统、分布式发电监控系统的实时量测数据及历史数据,计量、营销、负控等系统的电量数据及历史数据,补全了分布式电源并网接纳能力分析模型。考虑电网侧、分布式发电侧等不同配置模式下储能参与电网电压调节的能力,并以电压偏差及电压波动指标作为定量计算的目标值,短路电流、支路载流量等安全性指标作为约束,经济性和可靠性指标作为校验,进行接纳能力分析。最后通过实际配电网算例验证了所提方法的有效性和可行性,结果表明,储能配置在电网侧较配置在分布式发电侧对提高配电网分布式光伏消纳效果更明显,分布式光伏消纳能力可以提高42.5%。     

面向分布式光伏消纳的中压配电网储能规划模型和求解方法

“双碳”背景下,配合分布式光伏规划开展储能规划是目前地市供电公司规划部门的重点工作之一。文章提出了面向分布式光伏消纳的中压配电网储能选址定容实用化模型和求解方法。首先利用生产模拟仿真分析分布式光伏并网对配电网的影响;其次基于鲁棒思想提出了场景削减方法,选取分布式光伏对配电网影响严重的场景集;最后提出了中压配电网选址定容的线性优化模型,以储能每小时最大充放电功率(电量)最小为目标,利用灵敏度系数法将线路过载和节点电压越限约束表达成储能充放电功率的线性函数。对改进的IEEE 33节点系统进行案例分析,研究表明文章提出的求解方法将双层优化问题化简成为单层优化问题降低了问题的复杂度,场景削减减少了约束条件数量,线性优化能快速有效地确定储能的位置和容量。     

考虑光伏发电和储能系统调压能力的配电网储能容量优化配置

接入中低压配电网的高渗透分布式光伏发电易引起双向潮流现象,而现有无功补偿技术无法解决由此引起的配电网电压大范围波动问题。为此考虑到分布式光伏发电和储能系统的无功调节能力,研究通过协调控制储能系统和光伏发电输出的无功功率或有功功率实现配电网电压越限调节的方法,提出一种以配电网电压越限调节为目标的二层储能系统优化配置模型。内层优化模型以协调分布式光伏发电和储能系统的输出功率为前提,旨在消除电压越限;外层优化模型以全年电压越限分布最优为前提,旨在实现储能容量的最小化配置。利用差分进化算法对二层优化模型进行求解,并以IEEE33节点配电网为算例进行仿真。仿真结果验证了所提优化配置方法在改善配电网电压分布状况方面的效果。     

计及设备损耗成本的含光储配电网分布式电压控制策略

针对分布式光伏接入配电网带来的电压越限问题，考虑电池储能与光伏逆变器的调压经济性，本文基于一致性算法提出一种计及设备寿命损耗成本的分布式电压控制策略。首先，分析光伏逆变器与储能的调压机理，推导出可用于分布式迭代计算的配电网电压灵敏度参数；其次，分别建立储能电池与光伏逆变器的寿命损耗模型，并利用寿命损耗模型推导出单位功率成本模型，再结合电压灵敏度参数构建出单位调压成本模型；然后，以单位调压成本作为一致性变量，设计基于一致性算法的分布式电压控制策略，得到各节点储能与光伏逆变器的功率调节方案。算例结果表明，所提控制策略能够兼顾各节点设备寿命损耗与总体调压经济性，在有效抑制电压越限的前提下充分降低配电网电压控制成本。     

主动配电网低压分布式光伏连锁故障分析

分布式光伏发电系统大规模离散式接入配电网的趋势日益明显,电网节点光伏渗透率升高,功率传输流向发生改变,影响配电网电压分布。含分布式光伏发电系统的主动配电网模型通常是在单一节点处并联等效光伏电源模型,难以体现分布式电源离散性分布的特点。为此,建立含低压分布式光伏发电系统的主动配电网仿真模型,模拟低压分布式光伏系统脱网所引发的配电网电压波动以及各节点分布式电源连锁故障。基于牛顿-拉夫逊法潮流计算原理,提出关于节点功率变化对配电网电压分布影响的分析方法;仿真结果表明,低压分布式光伏发电系统连锁故障的分析方法能够较为准确地描述相应主动配电网在电压跌落情况下的连锁故障情况。     

不同配置模式下分布式光伏发电并网接纳仿真

针对分布式光伏发电的间歇性、不确定性特点,解决其并网接入给配电网带来的难题,提出不同配置模式下分布式光伏发电并网接纳计算方法,通过构建分布式光伏发电接纳容量计算模型,以最大光伏电站接入总量为优化目标,以旋转备用容量、常规机组爬坡速率、网络传输等为约束条件,分析电网侧、分布式发电侧两种配置模式下储能参与电网电压调节的能力,展开分布式光伏发电并网接纳计算.仿真计算分析结果表明:天气状况可干扰分布式光伏出力情况,日间输出功率差异显著;储能配置在电网侧模式比储能配置在分布式发电侧模式的配电网分布式光伏发电接纳效果提升30％左右.     

基于集群划分的配电网分布式光伏与储能选址定容规划

针对传统分布式电源规划方法难以满足未来含高比例分布式电源的配电网在运行阶段的分区控制需求问题,该文提出分布式电源集群规划的概念和方法。首先,根据系统网架结构和节点负荷特性对配电网进行集群划分,构成配电网—集群—节点多层级网架结构;其次,基于集群划分结果,建立分布式光伏与储能双层协调选址定容规划模型。上层模型以年综合费用最小为目标,决策变量为各集群的分布式光伏总容量、储能容量和功率;下层模型以系统网损最小为目标,决策变量为集群内各节点接入的光伏分容量和储能的并网位置;针对该模型特性,采用嵌入潮流计算的双层迭代混合粒子群算法进行求解。以某示范区10kV实际配电网的光储系统容量和布点优化为例,验证所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

主动配电网宽适应性潮流灵敏度分析模型

分布式发电、储能及柔性负荷在配电网的大量接入引起配电网潮流的频繁变化,构建准确、简洁的节点注入功率与运行参数的函数模型对主动配电网的规划和运行至关重要。结合配电网辐射状拓扑结构,提出了一种对节点注入功率变化具有宽适应性的潮流灵敏度分析模型。所提灵敏度分析模型具体包含节点注入功率对线路损耗的二次形式的灵敏度模型、节点注入功率对节点电压的线性形式的灵敏度模型和节点注入功率对线路潮流的二次形式的灵敏度模型。对灵敏度模型应用于存在弱环网的配电系统时的有效性进行了分析,利用IEEE 33节点配电系统和含环网的IEEE 123节点配电系统进行仿真分析,仿真结果证明了所提灵敏度模型的有效性。     

基于改进PSO算法的分布式储能系统的配电网运行电压优化研究

考虑到光伏并网后会很大程度上引起系统电压升高问题,会对电能质量造成负面影响。依托配电网分布式储能系统,以配电网下建模作为背景,构建分布式储能系统优化模型。优先建立以系统煤耗成本、储能系统寿命成本最小为目标,结合改进粒子群（IPSO）算法的良好寻优能力,对所提目标模型进行优化求解。最后利用IEEE 33节点网络测试系统对所建的模型及算法进行仿真验证,通过仿真结果可知,配电网分布式储能系统能够在促进电网运行经济性的基础上,使得节点运行电压偏差有效降低,由此验证本次模型及其算法具备有效性。     

直流配电网分布式光伏并网功率控制策略研究

直流配电网具有线路损耗低、可控性高、适应新能源接入等优点,分布式光伏直接接入直流配电网可以省去大量的DC/AC环节,结构简单且效率更高,与传统的交流输电相比还具有输电损耗低、可控性高等优势,成为未来配电网的发展趋势之一。但与传统的交流配电网不同,直流配电网没有频率和无功功率,电压的稳定性成为衡量直流系统是否可以稳定运行的唯一指标。这里以含分布式光伏和储能系统的直流配电网为研究对象,首先研究了主、从换流站的控制策略,分析研究以交流主网作为功率平衡节点和以储能为功率平衡节点的控制策略及其切换。最后通过建立的仿真模型,验证了该策略的有效性和可行性。     

考虑优化充放电策略的分布式储能容量配置方法

近年来,光伏发电发展迅速,特别是分布式光伏在配电网中的渗透率不断提高,对配电网的经济运行产生了重要影响。在配电网中配置储能系统并进行优化控制,能够有效地改善配电网的运行效率。针对含高渗透率分布式光伏的配电网,考虑不同类型负荷的特性,计及储能系统运行的经济性,对其充放电策略进行优化。在此基础上,以含分布式光伏和储能系统配电网的网损最小为目标,对储能系统的容量进行最优配置。在IEEE 33节点系统中进行仿真验证,结果表明采用提出的考虑优化充放电策略的储能系统容量配置方法,不仅能够提高储能系统的经济收益,还可以降低配电网网损,提高了配电网运行的经济性。     

含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法

分布式光伏的高渗透率和不确定性对节点电压和潮流分布产生了较大影响,给配电网的安全运行带来了新的挑战,如何对含分布式光伏的配电网进行有效准确的优化控制是亟须解决的问题。为此,文中提出一种含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法,以减小节点电压偏差和网络损耗为目标,基于模型预测控制方法不断更新预测信息并构建优化模型,对分布式光伏和储能设备进行滚动优化控制。采用修改的IEEE 33节点系统作为算例进行验证,仿真结果表明配电网的节点电压偏差和网络损耗得到了有效降低,优化效果相较于日前优化方法更贴近实际结果。基于模型预测控制,所提方法有助于配电网在分布式光伏接入下安全运行,且能减小控制方案与实际情况的偏差。     

基于随机潮流的配电网最大光伏接入能力与影响分析

本文结合蒙特卡洛模拟和功率修正的配电网前推回代潮流方法,建立光伏发电系统随机模型和负荷随机模型,提出了含有光伏发电系统的配电网随机潮流计算方法。应用所提出的随机潮流方法,针对典型模式配电系统和IEEE-33节点配电系统从节点电压和线路损耗两个方面研究了光伏发电系统对配电网的影响。仿真结果表明:光伏发电系统的渗透率在一定范围内,光伏发电系统并网对于配电网有积极的作用,能够提高节点电压并降低线损;当光伏电源渗透率过大时会出现逆向潮流现象,将使节点电压高于允许值或引起线损增加;进一步本文还根据实际数据结果给出了适宜的光伏发电接入渗透率范围。     

分布式光伏并网发电对苏州市区配电网的影响与对策

光伏发电作为一种比较清洁的发电方式,得到了越来越广泛的应用。依据苏州市区配电网分布式光伏并网发电的现状,分析了分布式光伏发电系统在并网运行时对该市区配电网电能质量、配电网保护与调控以及规划产生的影响,分别从管理与技术层面提出了分布式光伏发电系统并网运行对策,以保证电网的安全、稳定运行。     

分布式电源仿真模型的一种功率变换方法

为深入研究分布式电源的并网运行特性,需要建立多个不同电压等级和并网容量的分布式电源仿真模型来满足配电网的并网要求。针对含有分布式电源的配电网的仿真,提出了一种分布式电源仿真模型的功率变换方法。对具有标准输出电压和功率的分布式电源进行电压电流变换后再接入电网,以适应配电网对不同电压等级和容量的分布式电源的要求。建立了功率变换器的仿真模型,并将其应用于光伏发电系统并网仿真算例中。仿真结果表明,该功率变换方法是有效的和可行的,能提高分布式电源仿真模型的通用性和实用性。     

钒液流电池在光伏发电系统中的应用研究

随着光伏发电建设规模的迅速扩增,结合分布式光伏发电并网的实践应用情况,光伏发电受光照和温度的变化引起的发电功率波动问题愈显突出。为了实现光伏发电系统向电网输送的功率稳定,提出运用储能型光伏发电系统,以解决削峰填谷、并网功率波动等问题。在储能型光伏发电系统中采用了新型储能元件钒液流电池(VRB),以抑制功率波动对电网产生的负面影响。详细的分析了VRB的应用优势以及工作原理,并建立了VRB等效电路模型,利用Matlab/Simulink仿真软件对VRB的充放电特性进行仿真分析,仿真结果充分的验证了所提出的新型储能元件VRB具有可行性和实用性。     

微电网建模及并网控制仿真

针对现有仿真工具难以准确仿真微电网及含微电网配电网的现状,研究了微电网的建模技术。基于Digsilent仿真平台建立了适用于潮流分析、动态仿真的光伏发电系统模型,包括光伏电池组件的I-U特性模型、光伏逆变器控制模型和电池储能系统模型。在验证模型准确性的基础上,使用电力系统分析软件Digsilent对微电网并网运行控制的恒功率输入/输出控制、变功率输入/输出控制和最优功率控制三种模式进行仿真。在光伏输出变化和负载变化的情况下,对馈线有功功率控制的仿真结果表明,所建的微电网模型可准确模拟微电网并网控制模式,可用于实际微电网系统的并网运行分析。