基于能量协调控制的混合储能系统容量配置方法

为了平滑离网光伏发电系统中源荷之间功率差的随机波动,提出了一种适用于混合储能系统中不同储能介质之间充放电功率分配的能量协调控制策略。该策略依据不同储能介质的实时荷电状态,结合最大可能充放电时间,令超级电容器优先充放电,当达到其充放电极限时,再控制蓄电池进行充放电。在此基础上根据全寿命周期理论,考虑实时荷电状态、负荷缺电率和系统自主运行能力等约束,建立混合储能系统容量配置优化模型。利用改进粒子群算法对算例进行求解分析,并与单一蓄电池储能进行比较,验证能量协调控制策略的有效性和容量配置优化模型的正确性。     

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。     

混合储能系统的动态比例功率分配控制策略

针对混合储能系统(HESS)中负载多变性和冲击性导致的系统不稳定,充放电效率下降,控制难度增加等问题,提出了一种蓄电池/超级电容器混合储能系统的动态比例功率分配控制策略.控制采用双层结构,外层功率控制回路用于确定蓄电池与超级电容器的功率分配比;内层电流控制回路用于确定蓄电池和超级电容器的最佳充放电状态以及实时跟踪负载需求.当外层功率控制回路中的负载不变时,超级电容器和蓄电池的功率分配比维持不变.负载改变时,功率分配比动态改变,超级电容器提供最大的动态负载电流,蓄电池则以不变的动力继续工作.通过仿真测试表明,动态比例功率分配不仅能够减小蓄电池电量波动及其变化率,而且能够提高系统充放电效率和稳定性.     

基于禁忌搜索的混合储能辅助电网AGC策略研究

由于储能系统具有响应快、控制精确和双向出力的特点,目前已有越来越多的研究将储能系统作为调频资源加入到自动发电控制系统中来辅助调频.因此将超级电容器和蓄电池共同构成混合储能系统,与常规调频机组结合实现实时自动发电控制.控制策略基于禁忌搜索算法,以系统区域控制偏差为输入量,通过动态调整自动发电控制指令在不同调频资源之间分配...     

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。     

独立型风光互补系统中储能容量优化研究

以独立运行的风光互补发电系统中储能容量最优化为目标,利用风电、光伏以及负荷的发用电预测数据,提出考虑超级电容器和蓄电池内部特性的负荷缺电率LPSP的简化计算方法,并同时考虑负荷最大缺电率和负荷最大瞬时功率缺失两方面来综合确定超级电容器/蓄电池混合储能装置容量的大小.进行了优化软件的编制和算例分析,结果表明,考虑储能系统功率输出能力可以提高储能系统容量优化配置的准确性,而在同时达到满足负荷最大缺电率和负荷最大瞬时功率缺失要求下,混合储能比超级电容器、蓄电池单独储能更加经济.     

基于改进量子粒子群算法的储能容量优化配置

风光发电具有间歇性,蓄电池和超级电容作为储能系统存在充放电缺陷.针对混合储能系统容量配置优化问题,基于低通滤波的混合储能系统进行补偿功率分配,并考虑混合储能额定功率限值影响及反馈的当前储能荷电状态影响进行功率修正.以储能月均最低生命周期成本最小,结合容量配置约束条件建立数学模型,提出一种改进的QPSO(quantum ...     

考虑蓄电池极化效应的储能容量配置方案研究

配置合理的储能系统对孤立微电网的稳定与经济运行具有重要的意义。在含风电、蓄电池与超级电容器混合储能的孤立微电网基础上,充分考虑实际系统中蓄电池极化效应的影响,以平抑低频风电功率波动为目的配置蓄电池容量,同时以平抑高频风电功率波动为目的配置超级电容器容量,并建立了平抑一定概率下功率波动的储能容量配置模型,从而保证储能系统有足够容量维持孤立微电网稳定运行。结合具体微电网实例对混合储能配置方法进行说明,分析给定数据下的风电功率波动,计算得到满足设定概率的功率波动的储能配置容量,并通过实时仿真进行验证,结果表明储能系统可平抑风电功率波动、维持负荷稳定运行,且蓄电池与超级电容器SOC均运行于合理范围。该方法对实际微电网中储能的容量配置具有一定的指导意义。     

计及电动汽车不确定性的虚拟电厂参与AGC调频服务研究EI北大核心CSCD

电动汽车用户出行和响应的不确定性,为调度电动汽车参与自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)带来了挑战。基于此,采用经验模态分解法将火电机组调频偏差分解为高频、中频和低频部分,作为超级电容器、蓄电池以及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)的参考出力功率。建立了基于韦伯-费希纳定律的PEV用户响应模型,并引入PEV响应偏差阈值的概念,实现PEV赔偿风险—收益之间的平衡。以AGC调频效果最好及净收益期望最高为目标,建立含火电机组、混合储能系统及PEV的虚拟电厂参与AGC调频决策模型,采用改进的遗传算法对混合储能系统进行优化配置并优化调度虚拟电厂各部分的出力,制定了各时段PEV充放电补偿电价。算例结果表明,该模型能够显著提高AGC调频效果,且通过合理设置PEV响应偏差阈值,能最大化净收益期望值。     

计及电动汽车不确定性的虚拟电厂参与AGC调频服务研究

电动汽车用户出行和响应的不确定性,为调度电动汽车参与自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)带来了挑战。基于此,采用经验模态分解法将火电机组调频偏差分解为高频、中频和低频部分,作为超级电容器、蓄电池以及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)的参考出力功率。建立了基于韦伯-费希纳定律的PEV用户响应模型,并引入PEV响应偏差阈值的概念,实现PEV赔偿风险—收益之间的平衡。以AGC调频效果最好及净收益期望最高为目标,建立含火电机组、混合储能系统及PEV的虚拟电厂参与AGC调频决策模型,采用改进的遗传算法对混合储能系统进行优化配置并优化调度虚拟电厂各部分的出力,制定了各时段PEV充放电补偿电价。算例结果表明,该模型能够显著提高AGC调频效果,且通过合理设置PEV响应偏差阈值,能最大化净收益期望值。     

用于平抑风电波动的飞轮储能阵列容量配置方法

随着我国风力发电的快速发展,风电输出功率的随机性和波动性使得电网调频难度加大,为解决此问题,可采用大容量高功率飞轮储能系统进行平抑,因此亟需研究飞轮储能阵列的容量配置方法,增大系统的利用率并降低初始投资成本。通过建立250 kW/50(kW·h)大容量高功率飞轮储能单元模型,引入相应单元以及阵列控制策略。基于低通滤波方法,在考虑储能阵列的充放电效率以及荷电状态的条件下对储能阵列容量配置计算进行了研究。针对容量配置过程中由于充放电效率而引发的容量配置过大的问题,提出了一种电量调节控制策略,以及一种飞轮储能阵列容量配置方法,通过调整充放电功率指令,减少储能单元数量,实现储能阵列利用率的增大并降低初始投资成本。以储能配置不超过风电场装机容量的20%为约束条件,针对山东某风电场实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的飞轮储能阵列容量配置方法。     

基于HOMER和禁忌算法的高速公路光储充一体化电站容量优化

为充分利用清洁能源、减少快充电站对电网的冲击,针对并网状态下的高速公路光伏充电站提出了一种容量分级优化策略。首先,分析了光伏充电站容量优化模型及充电需求模型,提出用基于时刻充电概率的蒙特卡洛法进行高速公路充电站的负荷预测,得到充电需求曲线;在综合考虑生命周期内建设成本、运行成本、置换成本、环境成本等系统净现总成本TNPC （total net present cost）小和光伏供电比高的基础上,考虑混合储能,建立了高速公路光伏充电站容量分级优化配置模型,利用HOMER和禁忌算法相结合进行求解。最后,以周期25年使用寿命为例,对高速公路光伏充电站进行优化配置,从容量变化趋势及储能出力等方面进行分析,结果表明,当敏感变量售电量增大和最大容量缺额比减小时,系统配置容量将增大;混合储能比单一储能更加可靠和经济。     

计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法

针对充电站充电负荷的波动性和不确定性特点,提出了计及充电负荷不确定性的充电站储能鲁棒优化配置方法.首先,建立了多面体不确定集描述电动汽车充电负荷的波动性与不确定性.随后,建立了储能系统容量优化配置模型,同时,在优化配置模型中利用储能电池可变寿命模型,实现多约束条件下的储能系统综合成本最小化,使得充电站可以在增加较少综合成本的情况下应对负荷的随机波动.最后,基于鲁棒优化理论实现不确定模型从随机参数到确定性参数模型的转换,结合网格自适应直接搜索算法得到储能系统最佳配置参数.算例通过与确定性算法的对比,验证了所提方法的可行性.     

储能参与电力系统快速调频的需求评估方法

随着特高压直流建设和可再生能源发展,直流闭锁故障对电力系统快速调频提出了挑战。针对储能技术改善电力系统频率稳定性,提出了一种储能参与系统快速调频的需求评估方法。首先提出了电力系统快速调频的瓶颈评估指标和瓶颈场景分析方法,为储能容量配置提供了场景基础;接着又提出了基于瓶颈边界场景的储能容量优化配置方法,以最小化储能容量配置成本消除电力系统快速调频的瓶颈场景;最后基于江苏电网实际数据进行了算例分析,结果验证了所提出的需求评估方法的有效性。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

基于配电网分区的分布式混合储能优化方法

为了提高配电网对呈现不同出力特征的分布式电源的消纳能力,实现含多种分布式电源及大负荷并涉及不同出力特征的配电网优化运行,提出一种基于配电网分区的分布式混合储能优化方法。考虑多种分布式电源及大负荷的概率特征,通过K-means算法得到各分布式电源及大负荷的离散化模型,并计算离散化后配电网的电气距离矩阵,得到配电网分区的相似矩阵;采用吸引子传播(AP)聚类算法将配电网按照节点间的相似度大小分为多个分区,进而确定安装混合储能系统的聚类中心节点;考虑储能系统的充放电效率和荷电状态进行混合储能系统的容量配置,采用希尔伯特-黄变换将各分区的不平衡功率分解为高频分量和低频分量,分别作为功率型储能和能量型储能容量配置的参考功率,以确定最优配置方案。算例分析结果表明,所提优化方法可以有效提高储能的利用效率以及配置方案的经济性。     

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。     

用于火电机组二次调频的混合储能系统容量配置优化方法

随着大量可再生能源并入电网,火电机组越来越频繁地参与到电网调频中。针对火电机组自身二次调频能力不足的问题,采用由飞轮储能阵列和锂离子电池储能阵列组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频。首先根据火电机组功率和自动发电控制（automatic generation control,AGC）指令获得混合储能系统的充放电功率指令,然后提出了基于小波包分解（wavelet packet decomposition,WPD）方法的各储能阵列充放电指令分配方法。接着根据各储能阵列充放电指令分配方法,以火电机组二次调频综合指标提升二倍为目标,提出了一种混合储能系统容量配置优化方法。最后,通过某额定装机容量250 MW的火电机组实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统容量配置方法研究

采用混合储能系统能够降低储能配置的年均综合成本,提高光伏发电系统的经济效益。针对超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统,采用经验模态分解方法把光伏发电功率与负荷功率之间的不平衡功率分为高频、中频和低频三部分,分别作为超级电容器、飞轮和蓄电池的参考功率;构建以年均综合成本最小为目标函数,同时考虑混合储能系统的充电与放电功率和剩余电量等约束条件的容量优化配置模型,采用遗传算法进行优化,并通过实例分析验证了该配置方法的有效性。     

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。