超短期最优预报下风电场功率预制修正策略

文章兼用软硬件方法对风电场功率预报进行修正,针对数值天气预报存在一定误差、风能输出功率波动较大、较难精确获取风速与发电机功率输出之间动态关系模型等关键问题,基于数值天气预报历史统计数据,利用BP神经网络,结合前一时段实际风速及输出功率对预制功率进行分时段误差动态修正,提出提高风电场风电功率预报准确度的风储系统,建立改进的风电功率预报系统;同时基于风电场输出功率历史统计数据,利用数理统计方法确定应用于风电场功率预制误差二次修正的储能电池最佳容量,以此提高风电场功率预报精度,达到最优预报目标。采用风电场的实际运行数据,通过MATLAB平台仿真,验证了修正算法策略的效果及可行性。     

含电池储能风电场的发电系统风险评估

考虑风电机组的功率特性和故障率等因素建立单个风机的停运模型,结合风速的自回归滑动平均模型和风电场尾流效应的影响建立风电场的可靠性模型;考虑电池储能的充放电约束、容量约束和故障率建立电池储能系统的可靠性模型,在此基础上,结合风电场不同调度策略建立含电池储能风电场的可靠性模型。考虑常规机组的随机故障和负荷的随机波动,基于序贯蒙特卡洛方法建立含电池储能风电场的发电系统风险评估模型,并给出评估指标。在Matlab中编写相关评估程序,通过对IEEE-RTS 79算例进行仿真,从风险管控方面给出能降低系统风险的电池储能充放电约束、电池储能电量和风电场调度策略,为风电场用电池储能系统的设计和风能调度策略的选取提供重要参考。     

风光联合发电系统的储能容量优化配置方法

随着可再生能源大规模接入电网,风力发电和光伏发电的不稳定性威胁着电网的安全稳定运行。储能系统作为一种可调度的能源,可实现可再生能源输出功率的平滑输出。通过分析风光联合发电系统输出功率特性,提出采用平抑指标和平滑效果评价指标对比分析滑动平均法和最小二乘法滤波效果,用于确定蓄电池储能配置的参考输出功率。在获得平滑后的功率曲线后,根据提出的曲线局部平滑指标和总体平滑指标,综合考虑蓄电池投资成本和平滑效果优化配置储能容量。最后,采用某地区实际的风光资源历史数据,验证了所提方法的可行性。     

基于RTDS风光储微网协调控制仿真研究

风能和太阳能作为清洁的可再生能源,具有很大的发展潜力。电池储能系统技术的更新,使得引入规模化、集成化的电池储能系统,构建风光储联合发电系统的开发利用越来越受到人们重视。文章介绍了风光储微网系统中各分布式发电系统(DG)的结构、系统特点及基本原理,利用实时数字仿真仪(RTDS)搭建了风光储微网的仿真模型,并验证了该微网系统的稳态并网试验,并设计了基于低通滤波器算法的风光储协调控制策略,从而提高风光储联合发电系统功率输出的平滑性和可调度性。     

基于超级电容储能的风电并网功率调节控制系统

风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量产生影响,使用储能装置可以改善风电质量。通过在风电场并网的交流侧母线上并联超级电容储能单元,能实现对风电场功率的调节,减小功率的波动。文章设计了风电场并网及储能系统各部分的控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下创建了系统的仿真模型,验证了控制策略的正确性。仿真系统最终实现了电机侧变流器最大风能跟踪、电网侧变流器单位功率因数并网和超级电容储能单元对风电场并网功率的调节。     

离网型风-光-抽水蓄能恒压供电系统

根据风能与太阳能互补的特性,并利用农村地区常见的开口水井作为抽水蓄能的下水库,本工作提出了一种适用于偏远农村地区的小型离网风-光-抽水蓄能联合运行系统.采用了一种新颖的发电技术,使得系统的输出功率、输出电压不受风速和太阳能辐射强度变化的影响,且不需要使用电池、逆变器、控制器和控制电路等设备.建立了所提出系统的数学模型,基于湖南省某偏远农村24 h的真实数据进行了恒压供电系统电能输出特性的仿真与对比分析.结果表明,所提出的系统能够实现昼夜连续稳定运行,输出功率几乎保持与设计值相等的0.3 kW,输出电压也基本维持在220 V;在用电高峰时段8～22 h,整个系统的平均输出功率为294.5 W,最大值为300 W,平均输出电压为217.8 V,与设计值的功率偏差为1.8％,电压偏差为1％.与风电-抽水蓄能和光伏-抽水蓄能联合运行系统的结果相比,功率偏差分别降低了28.8％和34.8％,电压偏差分别降低了27.7％和34.1％.所提出系统具有简单、可靠、故障率低、无污染和供电恒压稳定的优点,有助于向风能、太阳能资源贫乏地区的偏远农村居民提供低成本的优质电能.     

The world's largest all-vanadium redox flow battery energy storage system for a wind farm

风力发电具有明显的随机性,间歇性,不可控性和反调峰特性,风力发电的大规模并网给电网调峰和稳定,安全运行带来了巨大压力,造成弃风限电现象愈加严重,严重影响了风力资源的有效利用和经济效益.全钒液流电池储能电站在能量管理系统的调度下,对风力发电输出功率进行平滑,配合风电场功率预报系统,提高风电场跟踪计划发电能力,改善了风电场并网电能质量,降低了对电网的冲击与影响,同时也提高了风电场输出功率可控性,有利于提高电网对风电的接纳能力.国电龙源卧牛石风电场配套的5 MW/10 MW∙h全钒液流电池储能系统为目前世界上最大规模的全钒液流电池储能系统.本文介绍了该全钒液流电池技术特点和储能系统的设计,成组方案及功能,并对储能技术在可再生能源发展中的作用进行了展望.     

永磁直驱风电机组有功功率预测控制方法研究

考虑到风能的随机性及直驱永磁风力发电系统的强非线性,将机组模型进行分段局部线性化,提出全风速范围内的有功功率多模型预测控制策略,在低风速段实现了最佳功率追踪,在额定风速附近实现了输出功率的平滑过渡,在高风速段实现了输出功率的平滑控制。为验证所提控制策略的正确性,对所提控制策略进行仿真实验研究。结果表明所提出的模型预测控制策略与传统PI控制策略相比,可很大程度地降低波动,能有效平滑控制发电机的输出转速和输出有功功率。     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网。当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状态切换。为了延长电池使用寿命,对调度功率进行优化,以确保2组电池都在完整充、放电循环下运行,此双电池储能系统可显著降低系统运行成本。利用一台具有真实风电功率数据的3 MW风电机组进行仿真分析,验证了所提系统及控制策略的有效性。     

Control strategies for a photovoltaic--Energy storage hybrid system

受光照,温度等自然条件影响,光伏电源输出有功功率具有较大的波动性.因此,本身既非恒压源又非恒流源的光伏电源并网运行时会产生一系列问题,如对电网冲击性大,需增加旋转备用容量,难以参与电网调度等.利用电池储能系统来控制有功功率输出,可以使平滑光伏电源功率波动成为可能.研究了光储联合发电系统的运行模式,提出了适用于光储联合发电系统的拓扑结构和控制策略,并对储能用功率转换系统(PCS)进行了分析和设计,最后基于某光伏电站的实际历史运行数据,对所提出的方案进行仿真研究,仿真结果验证了光储联合发电系统控制策略的有效性和可行性,为光储联合运行示范工程提供了一定的理论依据和有力借鉴.     

风力发电系统输出功率随机波动的仿真分析

针对当前风力发电系统输出功率随机波动的问题,以永磁同步风力发电机(PMSG)与直流侧储能系统(钒氧化还原电池)整合的风力发电系统为基础,进行数字仿真建模,采用MATLAB/Simulink软件对固定负载,变化风速工况;固定风速,负荷瞬变工况;风速和负荷同时变化工况;进行了仿真试验和分析。结果表明,对于采用储能技术的风电场并网功率随机波动的平抑控制,可以利用蓄电池的充放电特性,在风速变化以及负荷瞬变时进行功率平衡的调节。     

考虑风电不确定性的电热系统经济调度

随着风电等新能源大规模并网,其出力的不确定性给电力系统日前调度带来很大挑战。传统的研究方法多是假设风电功率预测误差服从某种概率分布,但风电功率预测误差受到多种因素影响,概率分布模型无法准确描述其特性。为此,采用基于神经网络的组合预测方法对风电功率误差进行建模,再将预测的风电误差加入到包含热电机组、火电机组、风电、储热装置和电锅炉的热电联合优化调度模型中,最后以实际的10机系统为例进行仿真,分析了风电预测误差对机组出力、风电消纳及调度成本的影响。结果表明,与传统方法相比,所建模型可减少机组燃煤成本与旋转备用成本,降低了经济调度成本,提高了风电消纳水平。     

Review on combined wind power generation and energy storage systems

储能系统由于能够实现电能的时空平移,具有响应速度快,规模化等优点,是改善风电波动性,提高其并网能力的有效手段,构建风储联合发电系统成为目前研究重点.简单介绍了风电并网对电力系统的影响及不同类型电池储能技术的发展现状,给出了部分国内外风储联合发电系统的示范工程,并分析了平滑风电功率波动,跟踪计划出力曲线和削峰填谷3种主要运行方式,重点阐述了目前风储联合发电系统控制策略和储能容量配置研究现状,对进一步开展风储联合发电系统的研究进行了展望,指出经济性仍然是制约储能技术应用的关键问题之一,提高包含储能单元的风储联合发电系统的经济性是今后的研究重点.     

Operation strategy of distributed energy storage system with multi-battery under output smoothing scenario

随着光伏发电在电网中渗透率的不断增加,光伏发电功率的不确定性和间歇性引起的光伏并网和弃电问题已引起关注。而采用"光伏+储能"的模式,却能有效缓解这一问题。在考虑储能电池容量衰退和光伏弃电率下,通过对不同光伏子阵配备的不同类型储能电池系统的运行进行仿真模拟,以消除光伏发电随机波动特性对电网的冲击为目的,研究平滑输出场景下分布式储能系统的电池的操作策略,优化储能系统中各储能电池子阵的运行。最后,采用共和地区20 MW （峰值）储能实证基地项目多电池储能系统实际案例对本模拟方法进行了验证。     

基于峰谷分时电价的虚拟电厂日前申报及运行优化

鉴于分布式能源的出力性质为间歇性和波动性,影响电网安全高效运行,而虚拟电厂可解决此问题。对虚拟电厂进行申报-调度两阶段建模,以包含分布式电源(光电、风电和燃气轮机)和储能系统(储能电池)两大类分布式能源的虚拟电厂为例,基于光照强度及风速等不确定因素,研究峰谷分时电价下日前市场虚拟电厂的出力申报和运行调度策略并利用风险价值模型进行风险管理。结果表明,申报出力时,当电价激励足够高时储能电池方会参与出力,成功起到削峰填谷的作用;运行调度时,平衡出力偏差方面,储能电池发挥主要作用,且虚拟电厂运行调度策略具有一定的经济效益。     

采用混合储能的风电场输出平滑控制

以装备DFIG机组的风电场为例,研究分析了混合储能系统的配置方案。针对风电功率的波动,提出了一种基于频率分解的混合储能平滑控制方法。设计了相应的储能装置控制器,使得一定时间内风电机组或风电场接近恒定的功率,从而体现出常规电源的可控性。针对不同的储能配置方案进行了仿真实验,结果表明采用该方法可以使整个风电场按照调度的指令,在一定的时间范围内,保持输出功率在电力系统调度范围之内。     

Study on optimal configuration of the grid-connected wind–solar–battery hybrid power system

The capacity allocation of each energy unit in the grid-connected wind–solar–battery hybrid power system is a significant segment in system design. In this paper, taking power grid dispatching into account, the research priorities are as follows: (1) We establish the mathematic models of each energy unit in the hybrid power system. (2) Based on dispatching of the power grid, energy surplus rate, system energy volatility and total cost, we establish the evaluation system for the wind–solar–battery power system and use a number of different devices as the constraint condition. (3) Based on an improved Genetic algorithm, we put forward a multi-objective optimisation algorithm to solve the optimal configuration problem in the hybrid power system, so we can achieve the high efficiency and economy of the grid-connected hybrid power system. The simulation result shows that the grid-connected wind–solar–battery hybrid power system has a higher comprehensive performance; the method of optimal configuration in this paper is useful and reasonable.     

An analysis for the need of a battery energy storage system in tracking wind power schedule output

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在风储联合应用中具有多种功能,利用电池储能系统提高风电并网调度运行能力是当前研究的热点之一.文章基于我国北方某风电场历史运行数据与预测数据,依据预测误差评价指标和风电场预报考核指标的综合评价方法对风电场预测数据进行分析研究,归纳了预测误差的概率分布特征;提出利用电池储能系统提高风电跟踪计划出力能力,统计并量化出电池储能系统用于跟踪计划出力场合的作用范围;通过仿真验证电池储能系统在风储联合系统中提高风电跟踪计划出力控制策略的有效性和可行性.