面向多场景调节需求的集中式共享储能鲁棒优化配置

随着高比例新能源电力系统的发展,源网荷不同场景下对储能的需求与日俱增。该文提出一种面向多场景调节需求的集中式共享储能鲁棒优化配置模型。首先,设计了兼顾协调电源侧出力计划和参与电网侧调频的共享储能运营模式,给出了共享储能在不同场景调节需求下的运行策略;然后,考虑源网储的联合出力约束与动态频率约束,同时对发电与用电不确定性采用精确概率分布的鲁棒理论进行分析,建立了考虑随机变量极端偏差情况下的集中式共享储能鲁棒优化配置模型;最后,以修改后的IEEE 39节点对所构建模型进行仿真分析,讨论了影响容量配置模型经济性与鲁棒性的关键因素,验证了该文所提优化共享储能配置模型的有效性。     

基于信息间隙决策理论的储能电站鲁棒优化配置

储能电站在转移电力需求、平抑可再生能源和负荷波动等方面发挥着重要的作用,储能电站容量优化配置是其在规划建设过程中所需要解决的关键问题。文中提出一种基于信息间隙决策理论（IGDT）的双层鲁棒优化配置模型,为解决系统在运行过程中的不确定参数带来的负面影响,模型下层搭建以经济性为目标的储能电站日前鲁棒优化运行模型;模型上层引入IGDT将经济性和鲁棒性相结合,在一定的预期目标下最大化系统能够承受的波动性,使用Benders分解法求解模型,并以IEEE 33节点配电网系统验证方案有效性,结果表明所提方案可以兼顾经济性与鲁棒性,为储能规划提供参考依据。     

碳中和愿景下考虑电氢耦合的风光场站氢储能优化配置

由于新能源出力具有波动性和间歇性,其直接接入电网会影响电力系统的安全稳定。为促进可再生能源消纳,可通过发展电氢耦合的氢储能系统解决此问题。为此,针对发电侧新能源风光场站的氢储能容量优化配置问题,以氢储能投资成本最小、系统累计跟踪计划误差最小和二氧化碳减排量增量最大为目标,以场站弃电率和实际场地面积为约束,构建了氢储能多目标优化配置模型。采用带精英策略的非支配排序的遗传算法和熵权法相结合的综合算法求解模型的最优折衷解。最后,以中国甘肃某风光场站为例,验证了所提模型与算法的有效性。结果显示:面向200 MW光伏和400 MW风电的可再生能源基地,200 kW电解槽、6 kg储氢罐及200 kW燃料电池的最佳配置数量分别为268、291和222个,所提氢储能系统积极响应了调度指令并大幅度降低了弃电率。     

考虑空调负荷和柔性热负荷响应的综合能源系统储能鲁棒优化配置

针对园区综合能源系统储能的容量配置问题,为提升在源–荷不确定性下的系统规划与运行的经济性,提出考虑空调负荷和柔性热(冷)负荷日内响应源–荷不确定性的电/热混合储能的鲁棒配置方法。首先构建了空调负荷和柔性热(冷)负荷应对源–荷不确定性的日内响应模型。其次在考虑系统多能互补的基础上,基于日前优化运行与日内响应,以年化运行成本和投资成本最低为目标函数,建立电/热混合储能鲁棒优化配置模型。最后通过算例验证了本文储能的配置方法对系统规划–运行的经济性的提升效果,分析了考虑负荷日内响应源–荷不确定性和源–荷预测精度对储能配置容量的影响。     

阶梯式碳交易下考虑源荷不确定性的储能优化配置

双碳愿景下,维持高比例新能源电力系统的稳定性和灵活性,配置储能是关键。建立了考虑阶梯式碳交易和分时电价的储能鲁棒模型。在模型中考虑了源荷双侧的不确定性影响,利用时间平滑约束和空间集群约束来缩小源荷不确定性集边界,降低模型的保守性。通过拉格朗日推理把不确定性约束转换为确定性约束,并用改进的麻雀算法对模型进行求解。算例表明,时空耦合效应下系统经济性将得到显著提升,决策者可通过选择不确定性的置信概率来平衡系统经济性与鲁棒性。针对不同灵活性改造阶段提出了不同的储能规划方案,指出区域内火电存量低于43%时,系统开始具有碳收益。     

考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。     

面向辅助服务的新能源场站共享储能容量优化配置

随着新能源的快速发展,储能作用日益凸显。针对新能源场站共享储能提供一次调频的定容问题,提出以共享储能投资商总成本最小为目标的储能优化配置方法。首先对历史频率数据的经验分布进行拟合,利用拟合结果生成配置储能所需的频率数据。然后基于所生成的频率数据,综合考虑一次调频约束、储能倍率特性约束和一次调频参与率约束等,建立满足一次调频要求的储能优化配置模型。所建模型为混合整数线性规划模型,可采用成熟的求解器进行求解。最后,基于实际频率数据对所提方法进行仿真分析,并对锂电池和飞轮储能的配置结果进行对比。结果表明：相比各自独立加装储能,多个新能源场站加装共享储能可以降低成本;配置锂电池储能系统的容量虽然显著大于飞轮储能系统,但其综合成本更低。     

面向多利益主体的清洁能源化大型离网海岛源储一体化优化定容

针对大型离网海岛供电系统的建立,提出了包含电网方、新能源发电系统方和储能系统方的供电策略,利用峰谷电价机制和出力惩罚机制引导新能源发电系统方和储能系统方合理运行,并设置储能系统SOC控制方式。在这一策略的基础上,该文建立新能源发电系统方与储能系统方的新型电能交易非合作博弈模型,研究各参与方的容量配置问题。在纳什均衡解存在的基础上,利用粒子群算法,基于最优反应分析策略,迭代搜索找出各参与方容量配置的纳什均衡点。基于均衡点,对各参与方的收益支出进行经济性分析。供电策略的提出和博弈模型的建立,既能提高新能源的渗透率,一定程度上解决新能源机组出力与负荷需求不平衡的问题,同时也能保证各方的收益,有效提高投资方参与投资建设新能源机组和储能系统的积极性,具备一定的现实意义。     

储能电站与清洁能源场站无功电压分层协调控制研究∗

间歇式新能源发电的大规模接入使电压越限问题时有发生,而储能电站可与新能源场站协调配合来实现无 功电压调节.提出一种储能与清洁能源无功电压协调控制策略.首先分析了储能和新能源场站对电网进行无功电压调 节的原理;其次提出了联合系统无功输出功率的计算方法;之后通过双层分配策略,实现储能和新能源场站无功功率 的合理分配;最后以湖南某区域电网作为测试算例验证了所提出的方法的有效性.     

提升弱电网新能源集群送出能力的调相机优化配置方法

针对提升送端弱电网系统强度及新能源消纳能力的技术需求,分析了短路比指标与新能源集群送出能力之间的关联;分析了调相机接入对短路比指标的影响;建立了兼顾弱电网系统强度和集群新能源消纳的调相机配置双层优化模型,内层模型以各新能源场站出力最大为目标,确定短路比约束下各新能源场站最大出力限值,外层模型以调相机配置容量最小为目标,计算各新能源场站实际出力与该场站最大出力限值的差值,对调相机配置容量进行校核。通过实际典型电网仿真分析表明,调相机优化配置后系统强度大幅提升,同时,98 % 的新能源场站最大可消纳空间达到各新能源场站理论最大可消纳空间的95 %。     

高比例可再生能源背景下配电网动态重构与移动储能协同优化

随着可再生能源在配电网中渗透率的不断提升,其出力不确定性导致的弃风、弃光现象日趋严重.针对该问题,在高比例可再生能源背景下提出一种配电网动态重构与移动储能协同优化方法.首先,为缩减问题规模,融合时序负荷先验信息并采用模糊C均值算法划分重构时段,同时避免多余的开关操作.其次,考虑到可再生能源出力的不确定性,构建计及时空相关性且对稀疏离群点具有鲁棒性的不确定集合.然后,建立配电网动态重构策略与移动储能经济调度的两阶段鲁棒协同优化模型,第1阶段选择关键开关与充放电站,第2阶段对重构开关与移动储能进行协同优化以评估第1阶段选择方案的经济性.针对模型多层结构的复杂性,采用嵌套的列约束生成算法进行求解.最后,通过测试系统中的仿真计算,验证所提模型和算法的有效性.     

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。     

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法

微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。     

计及调度计划与经济性的风/氢系统储能容量优化*

风电场的储能容量配置与系统的经济性及电网调度直接相关。考虑风电波动,在风电并网处融入氢储能和超级电容器储能构建风/氢系统模型,并研究了该系统的容量配置方法。提出以系统的总成本、能量缺失率和系统输出波动量的绝对值最小为目标,构建容量优化模型。该模型可在保证储能系统经济性的前提下,确保指定调度出力计划下风/氢系统的平滑输出,进而实现系统经济性与电网调度间的有效协调。采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行容量优化求解,分析结果表明所提方法的有效性。     

基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型

随着风电、光伏自身成本不断下降,经济性上逐步具有替代火电的条件,同时,随着风电、光伏替代火电规模的增加,系统需要引入储能来应对系统不断增强的净负荷波动.为更加科学地量化评估新能源配置储能替代火电的经济性和规模,首先建立计及电力系统灵活性需求、基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合优化规划模型,以系统总成本最低为优化...     

基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法

合理优化风/光/储容量配比是实现大规模区域电网新能源高效利用的基础.提出一种基于源-荷匹配的区域电网风/光/储容量配比优化方法.首先,考虑了新能源与储能的运行特性、装机容量、新能源弃电率、新能源发电量占比等约束条件,建立以全网新能源发电量最大为目标的多区域风/光装机容量优化模型,并通过引入系统负荷匹配偏差约束来保证系统...     

考虑源荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度

针对电气互联综合能源系统中不确定因素对运行调度带来的风险问题,提出一种考虑新能源负荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度模型。以系统运行总成本最小为目标函数,建立电气互联综合能源系统随机规划模型,采用矩不确定分布鲁棒优化方法(DRO-MU),构建风电出力和电力负荷的矩不确定集合,在源荷双重不确定集合下将随机规划模型转化为矩不确定分布鲁棒优化模型,通过拉格朗日对偶原理将鲁棒模型转化为确定性的半正定规划模型进行求解。仿真结果表明,与不考虑或仅考虑新能源、负荷不确定性相比,考虑源荷双重不确定性的DRO-MU模型运行成本有所增加,但方案降低了不确定性因素给系统运行带来的风险,且更加符合实际。与随机优化方法和传统鲁棒方法相比,DRO-MU方法既保证了调度策略的鲁棒性,又克服了其过于保守的问题;随着源荷矩不确定集范围的增大,系统运行成本增加,通过合理设置二者矩不确定集范围,实现系统经济性与鲁棒性的平衡。     

基于仿射鲁棒优化的多站融合协同优化调度

为解决新能源出力不确定性的多能电站（数据中心、电动汽车充电站、分布式光伏、风电、储能站）优化运行和收益分配问题,提出基于仿射鲁棒优化的多站融合协同优化策略。考虑数据中心与其余子系统分属不同运营商,对多站融合系统中各子系统进行建模,其中数据中心的负载具有可平移负荷的特性;通过盒式不确定集对风电和光伏出力的不确定性进行建模;以多站融合协同总收益最大化为目标函数,采用仿射鲁棒优化方法进行求解。提出了基于影子价格的能源站与数据中心站的收益分配方法。最后,通过仿真算例说明了所提模型的有效性和所提收益分配方法的合理性。     

考虑储能峰谷价差套利的综合能源系统策略性经济配置

计及储能系统分时电价峰谷价差套利,提出了综合能源系统的供热/冷、供电策略,并以此作为经济配置模型的内层仿真优化内核。基于全寿命周期理论和策略性仿真优化内核,建立了综合能源系统双层规划模型:外层兼顾综合能源系统经济与环境效益,以系统年总规划成本最小为优化目标;内层优化模型采用年仿真时域(8760 h)以增强电源侧发电出力与用能侧负荷的匹配特性,提升配置结果的有效性和经济性。运用增强精英保留遗传算法调用内层仿真优化内核对双层配置模型仿真求解,算例分析验证了所提出的综合能源系统策略性经济配置方法的有效性,并探讨了适合配置储能系统能源套利的临界峰谷电价差,可为相关工程项目提供项目前期分析参考。