含多种分布式能源的独立微网优化配置研究

考虑微网系统以及分布式能源发电具有随机和不确定性的特点,提出含分布式能源的独立微网优化配置问题。构建含太阳能光伏发电、风力发电、柴油机、蓄电池储能等多种分布式电源的微网系统,设计了系统结构图,并运用HOMER软件进行仿真分析。针对微网系统的可靠性和经济性,结合仿真与调试的结果,确定最终含分布式能源的独立微网优化配置方案。     

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。     

基于改进人工鱼群算法的冷热电联产微网经济优化运行

考虑各种分布式电源的发电成本、环境成本和微网设备维护成本,在满足微网运行约束条件的基础上,优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出,使系统的总运行成本最小。采用冷热电联产(Combined cooling heating and power,CCHP)的微网,可以有效提高微网中分布式电源的效率,从而提高其经济性。最后采用改进人工鱼群算法(AFSA),通过Matlab数值计算工具,验证一个含冷热电联产的微网系统模型的经济性。     

采用基于市场控制的微网分布式能量优化方法

为了控制微网内各类分布式能源的协调运行,同时适应能源互联网的核心理念,提出了采用基于市场控制的微网分布式能量优化方法。首先,从理论上论证了该方法与集中式能量优化方法的等价性,并建立了分布式能量优化的通用流程。然后,基于启发式规则,系统地提出了分布式电源、可平移负荷、储能、联络线等资源的投标策略。最后,通过仿真计算,验证了该方法在削峰填谷、经济性以及提高可再生能源消纳率等方面的效果。所提出的方法利用各分布式能源的分布式决策代替传统的集中式优化,能够更好地保护用户隐私,并能够适应各种类型的分布式能源以标准化方式接入不同规模微网的要求。     

基于经济调度的微网储能优化配置

由于可再生能源发电和负荷具有不确定性,蓄电池作为储能装置是保证微网系统安全可靠运行的重要组成部分。为了准确分析含多种分布式电源的微网储能优化配置方案,建立了基于经济调度并计及制热收益的热电联产型微网储能优化配置模型。提出了并网和孤网运行方式下所需配置最小储能容量的定量分析方法,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的微网为例,运用改进遗传算法优化了不同储能容量下各微源的出力及微网向外网的购售电量,并确定了两种运行方式下实现综合成本最低所需配置的储能容量。通过算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

促进低碳转型的微网灵活性资源协同效应及经济性分析

随着可再生能源的发展,如何提升电力系统的灵活性以保障电力供应的稳定性是一个关键问题。考虑煤电机组、可再生能源、电化学储能和电解水制氢系统,通过混合整数线性规划方法模拟微网一年的运行情况,探究了如何配置电化学储能和电解水制氢系统（灵活性负荷）这两种灵活性资源以更好地促进可再生能源发展及提升系统经济性,并分析了碳交易价格以及风光资源禀赋差异对微网系统灵活性资源配置的影响。最后,探究了电化学储能和电解水制氢这两种灵活性资源技术进步对及系统经济性的影响。结果显示,灵活性资源协同可以使微网系统的净成本降低22.17%;而且随着碳交易价格提升,将促进电解水制氢系统的发展。     

考虑电-氢-热多能互补的微网多目标优化配置研究

氢储能具有储能容量大、储存时间长、清洁无污染、实现多种能源网络互联互补和协同优化等诸多优点,有望成为推动分布式能源发展和提升终端能源利用效率的重要支撑技术。为了提高独立型微网供电可靠性及可再生能源利用率,本文建立了考虑电-氢-热多能互补的独立微网多目标优化配置模型,并基于模拟退火的粒子群算法对目标问题进行求解。最后,通过东北某地独立微网优化配置算例,基于MATLAB平台验证了所提多能互补配置方案较传统电储能配置方案负荷失电率降低了3.18%,可再生能源利用率提高了8.37%,所提配置方案可有效促进可再生能源消纳,保证独立微网的供电可靠性。     

基于分布式储能的微网与主网协调运行的应用

针对可再生能源发电波动性和随机性大的特点,有必要发展配合新能源发电的分布式储能系统。为了满足主网电能质量要求,基于分布式储能的微网可以有效地达到削峰填谷和平抑微网功率波动作用,配合可再生能源发电。通过调度系统合理安排储能系统和可再生能源出力,达到微网与主网的协调运行,并用天津生态城作为算例验证了基于分布式储能的微网实际应用的效果。     

三相不平衡的单/三相交直流混合微网能量协同管理策略

针对三相不平衡的单/三相交直流混合微网,直流微网内分段下垂的自治分布储能系统和交直流微网接口变换器的区域电能均衡的能量管理策略被分别设计以实现均衡功率和提高可再生能源利用率。首先,单/三相交直流混合微网的拓扑结构及其功率交换模式被建立。然后,针对基于分段下垂曲线的储能系统易出现的局部环流、难以实现分布式电源和负载即插即用等问题,设计了一种动态均衡的荷电状态一致性策略。提出了计及恒功率交互、混合微网电压、频率稳定性,基于分段下垂的自治分布储能系统与区域电能均衡策略的协调控制方法。最后,通过仿真和实验验证了所提能量管理策略的有效性。     

基于信息间歇决策理论的共享储能联合微网群P2P博弈优化研究

共享储能联合微网群协同运行模式可使得储能资源高效配置和利用,同时也促进了分布式微电网的灵活调度。针对共享储能联合新能源微网群运行优化问题,提出了基于端到端（peer to peer,P2P）交易的共享储能联合微网群博弈机制,并引入信息间歇决策理论衡量可再生能源不确定性,然后基于主从博弈建立了共享储能联合微网群P2P交易优化模型,最后采用内外部交替迭代的组合分布式算法实现了模型的求解。研究结果表明,引入共享储能运营商后,微网群的总效益提升8.7%。所提出共享储能联合微网群P2P交易机制降低了对大电网的依赖,有助于系统运营的经济性与稳定性的平衡。     

考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法

针对风能、太阳能短期波动大,水能短期波动小的特点,通过分析风、光、水资源之间的互补特性,提出了一种包含风、光、水、储的互补微网优化配置方法,建立了互补特性对微网经济运行影响的评价体系。该方法以储能容量、微网设备安装成本与系统运行维护成本为目标,以系统容量、分布式发电比例与蓄电池充放电特性为约束,基于自适应遗传算法,得到最优风、光、水等分布式电源容量以及该条件下的储能系统配置容量。通过灵活调整分布式电源组合方式及分布式发电比例,得到不同配置下的储能系统配置容量及微网经济运行评价指标。结果表明:当风、光、水3种分布式电源出力具有互补性时,系统储能容量明显减小,同时微网经济效益达到最优。     

考虑灵活性的孤岛微电网群分层能量管理策略

彼此临近的孤岛微电网形成孤岛微电网群,可通过能量互济实现不同源荷特性的微电网之间的资源优化分配,进而提升区域电网运行的经济性、可靠性和可再生能源利用率。针对孤岛微电网群的能量管理问题,基于多代理系统,建立了孤岛微电网群分层能量管理架构。建立了灵活性指标评估可再生能源出力不确定性对系统运行的影响,在此基础上,构建了微电网层多目标优化能量管理策略和集群层能量分配策略。采用宽容分层序列法对线性化后的模型进行求解。最后以四个微电网组成的孤岛微电网群为例,验证了所提能量管理策略的有效性。     

微电网动态稳定性研究述评

在微电网内部,电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在。电力电子接口微源与传统交流同步发电机在功率变换、控制策略和动态特性方面差异性较大,控制方法的多样性以及电力电子接口微源的高渗透率将给低惯量微电网的安全稳定运行带来严峻挑战。同时,多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存,可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互,不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题。首先对近年来国内外微电网稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网典型运行特性和存在的动态稳定性问题;在微电网动态稳定性分类的基础上,分别从微电网动态稳定问题和微电网动态稳定分析方法两方面对微电网稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨;最后,预测和探讨了微电网稳定性研究的发展趋势。     

基于动态规划的微网储能系统经济运行决策模型研究

微网储能系统对于充分利用可再生能源、提高微网经济效益发挥着重要作用,为实现经济利润的最大化,需采取合理有效的储能策略。在考虑电价不确定性和波动性的基础上,建立决策过程的目标函数,并提出通过储能系统实现利润最大化的动态规划模型。研究结果表明,采用该模型能更好地推进储能技术发展,提供更大的利润空间。以一个微网储能系统为例,分析价格和储能策略对系统利润的影响,验证了所建立模型的可行性和合理性。     

兼顾技术性和经济性的储能辅助调峰组合方案优化

高比例可再生能源发电并网给电力系统调峰带来了较大压力,应用储能辅助调峰是解决系统调峰问题的有效途径,但现阶段储能的高成本限制了其规模化应用。为充分发挥有限储能的调峰作用,降低储能调峰的容量需求,文中提出一种储能与正常调峰、深度调峰、投油调峰和启停调峰等常规手段优化组合调峰的实用方法。分别建立基于年调峰不足概率的技术性指标和基于年调峰费用的经济性指标的计算模型,构建组合调峰方案的技术性指标曲面和经济性指标曲面,将两个曲面交线处的组合调峰方案作为不同可再生能源渗透水平下电力系统的组合调峰优化方案。最后,以含风电、光伏发电的区域型系统和规划的全国系统为例,制定和分析了不同可再生能源渗透率下系统的组合调峰优化方案。     

蒙西地区储能技术经济性优化配置研究

蒙西地区近年来可再生能源装机容量占比逐年提高,亟须配置大规模储能降低其间歇性、波动性给电力系统带来的影响。为实现蒙西地区储能的最优化配置,设计提出蒙西地区储能技术经济性优化配置模型。首先,兼顾技术性和经济性对蒙西地区储能的选址、选型开展研究。其次,以平抑风光出力波动性最大化和包含外部价值在内的储能项目收益最大化为目标,构建储能技术经济性优化配置模型,并采用NSGA-II算法对该模型进行求解。对蒙西某风光聚集地区的实证研究表明：当风光出力波动抑制率控制在30%以内,且光伏占风机的装机比例较低时,配置一定规模的储能可在技术、经济2个方面收到显著成效。最后,基于选址选型和实证分析结果,给出蒙西地区的储能配置方案。     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。     

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。     

融合风光出力场景生成的多能互补微网系统优化配置

多能互补系统结构及设备耦合关系复杂,为提高含高渗透率新能源的多能系统的能源利用效率和运营效益,对考虑风光出力不确定性和相关性的多能互补微网系统优化配置问题进行了研究。在规划阶段充分考虑新能源随机性与相关性,提出了基于核密度估计和Copula理论的风光出力场景生成方法,得到典型日风光出力序列;基于能量枢纽,建立结构完善的含风光多能互补系统的多能流平衡方程,进而以年化总成本最低和一次能源节约率最高为目标建立配置与运行相结合的多能互补系统的双层优化配置模型,并采用智能优化算法对模型进行求解。算例验证和灵敏度分析表明,所述方法能够在考虑风光出力不确定性的基础上得到结构完善的多能互补微网系统优化配置方案,有效降低了多能系统总成本并提高了一次能源节约率。