计及灵活性供需平衡的储能优化配置

针对因新能源在电力系统中占比不断提升而带来的电力系统规划和运行过程均需提高供需灵活性的问题,提出了兼顾灵活性和经济性的电力系统储能配置方法。首先,在源荷两端灵活性需求分析的基础上,从电力电量平衡角度对系统灵活性进行了评估;然后,考虑风光出力的不确定性、相关性,利用Frank-Copula函数场景生成方法得到风光联合出力的典型场景;最后,建立了双层优化模型。在模型中,上层模型用于从储能投建经济性最优的角度制定储能的配置方案;下层运行优化模型用于从综合运行成本最优的角度制定优化调度方案。利用上、下层模型对方案进行不断迭代优化,最终得到兼顾经济性和灵活性的最优储能配置方案。以改进的IEEE-RTS24节点系统为算例进行验证,结果表明所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和灵活性。     

计及可靠性成本的风光储微电网储能容量协同优化

对比常规能源,新能源具备可再生、污染低、资源丰富的优势,其中风光发电被大规模引入到微电网系统,但由于其发电量具有较强的不确定性,这使得如何提高新能源消纳水平、提升电力系统运行稳定性以及降低微电网配置成本成为了充满挑战性的重要问题。针对上述问题,文章提出一种计及可靠性成本,同时考虑风、光资源多时间尺度不确定性的风光储互补微电网系统储能容量协同优化的方法。该方法采用自回归滑动平均模型和Homer软件仿真离散的风速、光辐照度序列,构建出风机、光伏发电机的出力模型;采取电量不足期望值为评估指标建立可靠性成本函数,构建出微电网配置成本模型;使用改进二阶振荡粒子群算法求解系统最优配置成本。算例结果表明了该方法的可行性及经济性,可为实际风光储互补微电网系统配置规划提供参考。     

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力.然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量.为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法.采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解.基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析.结果 表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性.     

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,火电灵活性改造和多类型储能技术不断发展,如何制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性也是保障系统运行灵活性的关键。为此,提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法,建立了以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型。考虑氢储能系统平抑风光功率波动,制定了风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易协调风电场和光伏电站的收益和支出,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性。最后,以中国东北某省级电网为算例进行计算分析,验证所提模型与方法的有效性。关键词：按需比例分配;氢储能系统;风光火协同优化;多时间尺度协调规划;固定利润模型中图分类号：TM73     

光热电站的高比例可再生能源系统混合储能容量优化配置方法

为了兼顾可再生能源的随机性和间歇性,在电力系统中通常会配置适当的储能,以此来提高系统的灵活性.然而储能类型和设备的差异性在传统储能优化配置问题中未被充分考虑.例如,作为一种新兴技术的光热电站,其储能系统可以实现平抑新能源功率波动、降低储能成本等效果,在传统问题中并未考虑.因此,本文针对传统储能优化配置研究存在的问题,提出光热-抽水蓄能-电池复合储能系统容量优化模型以缓解新能源对电力系统带来的冲击.首先分析了电力系统中电源负荷不平衡功率的产生,结合抽水蓄能和电池储能的特性,分别用两种储能平抑低倍频和高倍频的出力波动,然后先研究离散傅里叶变换,再以此为基础,得出两种储能的分配功率.本文综合比较分析储能投资运行成本、系统缺电损失费用和弃风惩罚费用,构建系统混合储能优化配置模型,利用粒子群算法进行求解.算例基于某省的实际电网,据此验证所提方法的有效性和模型的可行性.算例表明:本文模型比某些现有的电池-抽水蓄能容量配置方法成本更优,加入光热也可节约储能投资,减少甚至避免了该地区潮流的反转特性.     

考虑不确定性的分布式电源多目标优化配置

为保证电力系统经济可靠运行,对独立运行发电系统中的分布式电源容量进行合理地优化配置。首先,考虑风光出力不确定性,建立了相应发电单元的概率模型,基于图论法建立了最优切负荷模型,利用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛法对风光出力进行模拟,采用随机潮流进行计算;其次,以考虑环境效益、网损费用、投资成本的综合经济成本及最优切负荷量为目标函数;最后,采用多目标粒子群算法求解得到最优电源容量配置。计算结果表明,基于分布式电源优化配置模型求解得到的电源容量配置方案保证经济性的同时兼顾了可靠性。IEEE-30节点系统算例表明模型和算法简单有效。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

基于改进生成对抗网络场景生成的长-短期储能优化配置

占比不断提高的新能源对新型电力系统的灵活性调节能力提出了新需求。为此,提出了一种长-短期储能优化配置方法,通过短时功率与长期电量的双重调节来保障系统的多时间尺度灵活性调节能力。首先,提出了一种基于改进生成对抗网络的风光联合出力场景生成方法,通过加入月份标签信息对风光出力的边界进行准确刻画;其次,综合考虑不同类型储能的技术特点,提出一种长-短期储能的运行配合策略;最后,建立了兼顾经济性和灵活性双重目标的长-短期储能配置双层优化模型,通过对上下层模型的不断优化迭代得到最优储能配置方案。以改进的IEEE-RTS 24节点系统为例进行验证,研究结果表明所提方法可有效提升高渗透率电力系统的灵活性与经济性。     

用于提高风电渗透率的复合储能容量优化研究

风力发电固有的波动性对电力系统安全稳定运行的不利影响限制了其入网规模。为此提出了用于缓解风力发电对电力系统带来的冲击、提高其渗透率的抽水蓄能-电池复合储能系统容量优化模型。提出了风电典型和特殊出力场景的确定方法,以提取出代表风电出力规律的场景集合。考虑风电并网功率波动率的约束,充分发挥抽水蓄能及电池储能各自运行特性的优势,以改善风电不同时间尺度的出力特性,并在计及复合储能系统投资及运行成本的基础上,确定出使系统费用最小的复合储能容量配置规模。采用风电场全年出力数据,以改进的RTS-96系统进行了仿真计算,算例结果验证了所提复合储能模型的有效性,在保证电力经济运行的情况下提高了风电渗透率。     

考虑动态频率支撑的储能选址定容规划方法EI北大核心CSCD

“双碳”目标的提出加快以风光为代表的新能源发电并网,高比例电力电子接口新能源发电并网将导致电力系统的频率响应及灵活调节能力下降。以电化学为主的新型储能有望在提供安全支撑和灵活性方面发挥重要作用。文章提出考虑动态频率支撑的电池储能规划方法,建立电池储能提供快速频率响应的系统动态频率安全模型,并将其嵌入典型日运行模拟的储能规划模型,通过评估系统惯量分布指导储能选址,进而以投资和系统运行成本最小为目标规划储能容量。为准确掌握高比例新能源电力系统的动态频率变化和灵活性需求,引入典型日运行模拟,并将其建模为考虑频率安全约束和新能源不确定性的鲁棒模型。规划模型考虑不确定场景下的储能工作模式切换,采用嵌套列约束生成算法求解。算例分析表明,所提方法能够合理规划储能的选址,提高系统运行时的频率安全,促进新能源消纳。     

考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置

风光和火电打捆外送是新能源消纳的重要方式,如何确定其容量比成为难题。储能调节灵活,可以平抑新能源出力不确定性造成的影响,但频繁充放电会对电池储能的寿命造成影响。考虑储能的放电深度和循环次数建立了电池寿命量化模型,提出了计及储能寿命的风光火储打捆外送系统双层容量优化模型。上层以系统总成本最小为目标,下层以典型日调度成本最小为目标。利用机会约束处理新能源出力不确定性对系统备用容量的影响,基于序列运算将概率性机会约束转换为确定性约束,将问题转换为易于求解的混合整数线性规划问题。算例结果表明,配置储能可以有效降低系统成本。同时考虑储能寿命可以在保证经济性的前提下制定更合理的调度策略,延长储能使用寿命,验证了模型的有效性。     

计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析

“十四五”期间,随着风电、光伏装机规模增加,系统净负荷波动增强,对储能等灵活性资源的需求不断增强。同时,储能技术不断发展成熟,成本不断下降,逐步应用于电力系统的各个环节,因此有必要建立计及系统灵活性需求的储能优化规划模型,以更加科学的方法评估中国未来五年储能的发展需求。首先给出了计及电力系统灵活性基于时序曲线的运行模拟模型方法和储能需求分析流程,以系统总成本最低为优化目标,考虑了投资决策约束和运行约束,可统筹优化系统目标水平年的储能结构及容量。其次,基于以上模型方法,优化计算了2025年中国七大区域电网协议送电模式下的储能容量,并分析了配置储能的原因,开展了灵活调节模式下的储能容量对比分析。最后,基于以上分析,总结了“十四五”期间,中国电力系统储能容量、新能源发电量、弃风和弃光率及综合用电成本等结论,为储能未来五年的规划提供技术支撑。     

分布式光伏储能系统的优化配置方法

光伏发电的随机性和间歇性导致资源利用率低,储能具备控制灵活、响应快速的特性,是当前解决光伏并网和提高消纳的有效手段之一。目前,高昂投资成本是制约储能推广应用的关键,文中从成本角度出发研究了分布式光伏系统中储能的优化配置方法。首先,以分布式储能系统的投资和运行成本为目标,同时考虑储能接入位置、配置容量、荷电状态和电网运行状态等为约束条件建立双层优化模型;然后,介绍优化模型求解方法,外层采用遗传算法优化储能配置位置、功率和容量,内层采用粒子群算法结合MATPOWER潮流计算工具优化储能日内运行策略;最后,在Matlab软件中采用IEEE9节点系统验证了优化配置方法的可行性和有效性。     

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。     

考虑消纳水平的新能源配套储能和输电通道容量协调优化配置

随着以风光为代表的可再生能源发电比例迅速提升,风电场、光伏电站出力的不确定性和波动性给电力实时平衡带来了极大的挑战,配置合理规模的储能可以保障经济性并提高新能源利用率。为此,针对容量已知的新能源电站,提出了一种配套储能和传输线路容量协调优化配置的机会约束规划模型,以储能和传输线路建设成本最小化为目标,以年新能源弃电率不超过规定的指标为机会约束。由于机会约束非凸且缺乏显式表达,基于条件风险价值将机会约束对应的可行域保守转换为线性约束,得到易于求解的线性规划问题,并量化分析了规划方案对新能源场景概率分布的鲁棒性。算例分析结果表明,所提规划模型可以有效地解决考虑新能源消纳能力的储能和传输线路容量配置问题,通过合理配置储能可以降低传输线路的容量从而节约总投资成本。     

计及可入网电动汽车的微电网电源优化配置

计及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)、微电网中多种分布式电源(distributed generation,DG)输出功率的不确定性,综合考虑了DG投资、运维等成本,以及微电网带来的节能、降损、减少用户停电损失收益等因素,进行微电网电源的优化配置。PEV接入微电网后,可以根据微电网的实际运行情况作为储能装置补充原有储能元件,从而减少储能元件容量,提高微电网的经济性。从PEV参与微电网运行调度出发,建立计及PEV的微电网电源优化配置模型。算例结果表明,该模型最优解可以确保投资的最佳经济性,获得较大社会经济收益,为含PEV的微电网电源优化配置提供理论依据。     

考虑多重区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置

为了解决用户侧综合能源系统规划和运行中缺乏不确定性因素考虑的问题,提出一种双层优化配置模型.为此,将负荷预测、可再生能源发电和能源价格的不确定性表示为区间数形式,以设备年投资费用和年运行费用为目标,且考虑运行费用波动水平的影响,构建了考虑区间不确定性的用户侧综合能源系统双层优化配置模型,上层采用粒子群优化,下层通过区间...     

计及火电机组灵活性改造的电源扩展弱鲁棒规划

风电出力的不确定性给电力系统规划与优化运行带来较大挑战。对火电机组进行灵活性改造能有效提升电力系统的灵活性、促进风电的消纳。文中利用盒式约束与1-范数约束对不确定风电出力进行建模,考虑火电机组的灵活性改造技术优势和经济耗费,从电力系统价值整体提升的角度出发,建立了以投资费用与系统运行成本之和最小为优化目标的电源弱鲁棒优化规划模型。所提模型改善了传统鲁棒规划模型的保守度,提升了规划方案的经济性。以改进的IEEE-RTS24节点系统与区域电网实际系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了所提模型的鲁棒性与经济性。