抽蓄联合全可再生能源孤岛微网配置优化模型

针对全可再生能源孤岛微电网中的源荷功率平衡问题,研究基于抽水蓄能快速启停和强调节能力的风-光-抽蓄联合孤岛微电网电源与储能系统容量配置多场景鲁棒优化方法。针对海岛负荷需求特性及可再生能源、抽蓄资源分布特性,研究了适用于海岛的包含风、光、抽蓄和蓄电池组的孤岛微网拓扑结构模型;考虑海岛抽水蓄能及蓄电池电能储放特性、可再生能源出力不确定性以及岛内负荷需求不确定性,研究了微网功率协调优化方法,建立以孤岛微网成本最小为目标的容量配置鲁棒优化模型及其求解算法。以某海岛的实际负荷需求及可再生能源发电资源数据为基础的仿真结果表明,文章所提出的抽蓄联合孤岛微电网的容量优化配置方法,在实现经济性目标的同时,可以有效地提升可再生能源利用率和微网在多种场景下的运行可靠性。     

考虑制氢效率特性的风氢系统容量优化

针对利用风电制氢导致电解槽间歇式运行的问题,提出了考虑制氢效率特性的风氢系统容量配置优化方法。首先研究了电解槽的制氢效率特性,评估电解槽的最优工作区间;在此基础上,采取电网辅助购电策略,维持电解槽的最优运行;考虑售电收益、售氢收益、投资运维成本和弃风成本,以风氢系统联合收益最大化为目标,计及风氢系统稳定运行约束和风电出力爬坡约束,合理地分配风电上网功率和制氢功率。文章联合风电外送输电工程进行了风氢系统容量配置优化,为风氢系统的容量优化提供新思路。     

基于CNN-Bi-LSTM功率预测的海岛综合能源系统优化调度

合理构建海岛综合能源系统对沿海能源清洁化转型意义重大,其优化调度更是实现海岛能源供需平衡的有效途径。为此,提出了一种考虑风光功率预测的海岛综合能源系统优化调度方法。首先,搭建包含氢能设备、海水源热泵、海水淡化装置、波浪能发电装置等新型能源转换设备的系统模型。其次,海上气候多变会导致新能源发电不稳定,故采用含环境变量重要性排序的一维卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络（convolutional neural network-bi-directional long short-term memory,CNN-Bi-LSTM）联合模型对发电功率进行预测。然后,为维持海岛基本生存条件,以电-冷-淡水-氢平衡为约束,以改善系统运行经济性和可再生能源消纳率为目标函数,建立综合能源系统优化调度模型。对夏冬两个典型日进行仿真分析,结果表明所提出的预测模型具有较高的预测精度,所提优化调度方法可以实现海岛能源供需平衡,同时能够有效降低系统运行成本,提高可再生能源消纳率。     

通信基站用油光互补能源系统的研究

设计了一种通信基站用油光互补能源系统,其采用光伏发电系统和柴油机互补发电、蓄电池储能的模式,将其应用于缅甸的10个通信基站,并对该能源系统实际工况下的运行数据进行分析。分析结果显示：1)在系统实际运行中,最大功率点跟踪光伏控制器的转换效率可达98%;2)油光互补能源系统的10年平均平准化度电成本(LCOE)仅为采用单一柴油机发电系统时的40.1%;3)与单一柴油机发电系统相比,该能源系统可节省91%的月柴油消耗量。油光互补能源系统实现了对缺电地区通信基站的低成本能源供应,性价比高,实用性强,可在中国西部地区及东南亚国家的通信基站领域大力推广应用。     

风光互补发电系统混合储能系统容量优化方法研究

风光互补发电系统受风光资源影响发电功率波动较大,配置适当的储能系统可提高新能源发电的消纳能力和电能质量。针对风光互补发电系统储能容量优化配置问题,将运行投入成本作为优化目标,提出以抽水蓄能为基础,蓄电池和超级电容参与的混合储能系统模型。该储能模型以跟踪负荷曲线作为平抑目标函数,利用集合经验模态分解和滑动平均法,对抽水蓄能机组、蓄电池和超级电容设备进行功率分配。建立了风光发电系统模型,利用带免疫的粒子群算法对储能配置容量进行寻优求解。计算结果表明,所提基于抽水蓄能的混合储能容量优化模型,对发电系统输出功率波动情况改善明显,电能消纳能力和运行经济性有所提高。     

基于发电成本和疲劳均匀性的风电场有功功率控制策略研究

针对限功率工况下风电场机组有功分配问题,文章建立了机组发电成本模型和综合疲劳模型。采用改进的粒子群优化算法,在风电场各机组风功率预测信息的基础上,以风电机组疲劳均衡、单位发电成本最低为目标,以功率平衡、出力限制、开停机时间限制等为约束条件,研究限电情况下风电场内有功控制优化策略。最后,对比3种分配方案下风电场的有功总出力、发电成本和疲劳均匀性,分析限功率控制下风电场典型机组的有功出力特征,结果表明,同时考虑发电成本和疲劳均衡条件的优化策略在有效降低成本的基础上能够保证机组间的疲劳均衡,从而降低机组维修频率。     

ISG电机对柴油机能量回收—存储—使用总能效率的调控作用

针对重型柴油机余热能的回收利用问题,提出了采用朗肯循环回收排气能量发电-蓄电池存储-电动冷却附件和起动发电一体机(integrated starter generator,ISG)电机协调用电的系统构型。通过调节ISG电机的功率,在实现产电和用电平衡的基础上,管理发动机及能量回收、储存及使用各环节的运行状态,以获得最大的总能效率。在基于GT-Suite的发动机及整车仿真平台上,研究了ISG电机发电/用电功率对发动机、朗肯循环、蓄电池及电动冷却附件的影响规律,揭示了系统间的耦合关系;然后从总能效率的角度,研究了ISG电机的作用规律,提出了ISG电机的优化控制策略。研究表明:ISG电机可在维持产电用电平衡同时,优化发动机及能量回收-储存-使用环节效率;该系统在道路工况下百公里油耗降低了9.8%~11.7%。     

混合储能提高风出力预测精度研究

风气象信息精细化程度不够造成风电场风出力预测精度低,给电网调度增加了难度,采用储能装置可提高预测精度,但是合理又经济地配置储能容量较困难。文章提出在风电场中配置蓄电池和超级电容器混合储能系统,提高风电场日前预报精度;通过高通滤波器得到误差变化较快的成分,由超级电容器来弥补;由蓄电池来弥补剩余变化较慢的误差成分。综合考虑这些误差变化特点及储能充放电功率发生概率特点,合理选取储能额定容量,并且分别搭建了超级电容器和蓄电池储能系统模糊控制规则库,根据各自荷电状态SOC优化分配混合储能充放电功率。最后对新疆某风电场并入混合储能进行了仿真分析,结果表明:采用模糊控制策略的混合储能系统能够更显著有效地提高风出力短期预测精度。     

离网型混合发电系统的分布式预测控制

针对离网型风力发电和光伏发电构成的混合发电系统,研究其功率的优化分配问题,提出采用分布式预测控制的分层控制结构。应用迭代分布式MPC(model predictive control)优化算法,分别设计风力/光伏发电子系统的MPC优化问题,通过MPC之间的信息交换,得到保证全局性能优化的风力/光伏发电子系统的功率参考值,根据此功率参考值,本地控制器调节风力/光伏发电子系统的运行状态,达到混合发电系统的全局优化运行,可解决混合发电系统中集中式MPC优化模型复杂、难以满足实时控制要求的问题。仿真结果表明,采用迭代分布式MPC的离网型混合发电系统,能够很好地满足负荷的功率需求,并延长蓄电池的使用寿命。与集中式MPC相比,迭代分布式MPC能够在保证较小性能指标的前提下,减小优化问题的计算复杂度。     

基于RSM和NSGA-Ⅱ法的风电系统经济优化研究

针对风电储能系统复杂多变运行工况引发系统效率低和经济性差问题,提出一种基于响应面法(RSM)和非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的多目标优化方法.首先建立系统平衡及成本守恒模型,并以效率和成本差作为系统评价指标;其次,以变量转速、蓄电池类型、蓄电池充放电状态及功率波动量组合为设计工况,通过中心复合设计实验(CCD)获...