市场环境下基于多级储能系统的风电场经济调度策略

随着新能源技术与电力市场结构的不断完善成熟,以风电为代表的分布式新能源将在电力市场中扮演重要角色。通过市场激励有效提升风电场的经济效益,并合理抑制风电出力波动,是新能源消纳过程中亟待探索的问题之一。针对此问题,文章提出了一种在市场环境下基于多级储能系统的风电场经济调度策略。两级储能系统分别用于日前和实时电力市场中的风电并网调度:第一阶段的储能系统用于提高风力发电的经济效益;第二阶段的储能系统用于平滑并入电网的风功率。通过算例验证了该调度策略对提升风电场经济效益、平滑并网电量波动的有效性。     

Distributed energy storage aggregation for power grid peak shaving in a power market

随着新一轮电力市场化改革的深入,为了促进分布式储能有效参与电网调峰,提出了对其规模化聚合管理的思路;建立了分布式储能聚合商以竞价形式参与电网调峰调度的优化模型。在日前调度中,聚合商根据电力交易中心公布的次日调峰需求,通过对分布式储能行为特性预测,并按阶梯报价策略参与竞价;电力交易中心以最小化调峰调度成本为目标优化调度计划。在实时调度中,考虑了储能行为特性日前预测误差和电池损耗,聚合商以最大化自身利益为目标优化充放电出力,使得聚合商在满足日前中标出力的同时,利用市场电价差获利。仿真算例表明,分布式储能聚合商以竞价形式参与电网调度既能减少电网调峰调度成本,还可以达到削峰填谷的效果,储能设备的损耗成本是影响充放电出力的关键因素。     

基于边缘计算的新能源电网云-边协同优化调度模型研究

针对新能源电网运行调度过程中调度数据量大、各能源设备运行工况复杂等影响因素使得电网调度难度增加的问题,文章建立了一种基于边缘计算的新能源电网云-边协同优化调度模型。首先,结合布置在新能源电网中的多种智能数据传感器,对新能源电网云-边协同调度框架进行分析研究,建立了基于多节点能源-信息交互的新能源电网云-边协同调度模型;然后,以云服务应用层、边缘计算层作为上、下两个优化调度层,建立以新能源电网运行调度成本最优和调度数据传输延时最小为目标的新能源电网双层优化调度模型,并采用多目标蚁群算法进行求解;最后,搭建相应的仿真模型进行仿真验证。仿真结果表明,文章建立的新能源电网多节点云-边协同调度模型可以有效提高调度优化计算效率,并且能够提升新能源电网调度的经济性。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

考虑调峰附加成本的新能源送出型电网电价动态优化模型

针对现货市场交易机制下新能源送出型电网风电不确定性对电网调峰附加成本影响,提出考虑调峰附加成本的电网电价动态优化模型,为火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源参与电网调峰提供灵活的电价信号,保障现货交易市场出清价格的准确性,同时提高各电力主体对新能源的消纳能力和系统碳减排能力。首先,以新能源送出型电网为基础,研究考虑风电不确定性的电网调峰需求量化方法,并建立火电、储能和电热联合需求响应等调峰资源的调峰附加成本模型;其次,研究现货市场中各电力主体的竞价策略,考虑调峰附加成本交易机制,建立以最小化运行成本为目标的现货市场出清模型,并采用合作博弈算法对模型进行求解,计算新能源送出型电网各主体出清价格;最后,以东北某新能源送出型电网实际运行数据为例进行仿真验证,结果表明所提出的考虑调峰附加成本的电网价格动态优化模型能有效提升电网对新能源的消纳能力,保障电力现货市场的高效稳定运行。     

储能系统和新能源发电装机容量对电力系统性能的影响北大核心CSCD

随着“双碳”目标的不断推进,新能源发电装机容量将持续增长,由于新能源发电具有不稳定性,因此分析新能源装机容量与储能系统容量增加对电网性能的影响具有重要意义。本工作以某省电网为对象,参考其电网组成建立了包含风电、光伏、火电和储能在内的电力系统调度模型,应用信息间隙决策理论和蒙特卡洛方法模拟了用户负荷和新能源发电的不确定性。研究结果表明:当新能源装机量翻倍时,新能源发电量占比可以提高62.6%,但运行成本也会提高18.7%。当储能系统容量从0 GW提高至15 GW时,可使运行成本降低14.4%,新能源发电量占比提高22%。同时发现,当新能源消纳率低于95%时,储能容量的提高将主要带来新能源消纳的提高;当消纳率高于95%时,储能容量的提高将显著降低电网波动性。该研究对未来低碳能源和智能电网建设中新能源和储能系统装机容量的配置具有一定的指导意义。     

基于系统动力学的共享储能政策效应分析北大核心CSCD

共享储能采用统一规划、建设和调度,具有初始投资低、运营风险小、设备质量有保障、利于多重价值的实现等优点,未来有望成为储能和新能源协同发展的主流模式,该模式的持续、健康发展离不开合理、有效政策的支持。本工作分析了我国共享储能发展现状,应用系统动力学方法搭建了光伏和共享储能发展的系统动力学模型;基于某省实际及规划数据,确定模型参数,模拟仿真了在不同配储比例、配储时长、租赁费用、年调度次数等政策情景下的光伏及储能装机规模变化。研究结果表明,共享储能政策的制定需综合考虑新能源规划目标、储能规划目标、系统灵活性需求等因素,积极拓展储能收益来源,使源网荷合理分摊储能成本,才能实现新能源和储能的高质量协同发展。     

电力市场环境下分布式电源与储能协同规划

主动配电网参与电力市场将对其运行策略产生影响,进而影响配电网内分布式资源的规划。针对电力市场环境下的分布式资源规划问题,该文建立了配置主动配电网内部分布式资源的双层规划模型,其中上层模型以配电网年综合收益最大为目标,优化规划分布式资源的容量;下层模型以社会效益最大为目标,完成日前电力市场的出清。接着,通过强对偶理论和KKT条件将该双层规划模型转化为单层的均衡约束数学规划问题,并将目标函数中的双线性项线性化,进而转化为混合整数二阶锥规划模型以便于求解。最后,通过算例分析验证了该文所提模型的正确性,结果表明配电网运营商参与电力市场可提升主动配电网对分布式电源的承载力。     

电力工业的储能时代

风电、太阳能发电等新能源的开发利用正迅速发展,由于新能源发电大都具有随机性、间歇性,因而将使电力工业进入储能时代。最近30年来,世界能源领域有3个变化:一是环境问题由区域性问题变成全球性问题;二是因化石能源顶峰论和枯竭论导致化石能源恐慌;三是化石能源价格暴涨。由此把全球能源利用推向第三次能源大转换,用新能源发电替代化石能源发电,并催生了智能电网。电力工业在100多年的历史中,前后经历了舞伴时代、电力需求侧管理时代,现在为了发展新能源和智能电网,电力工业将进入储能时代。中国在最近20年内,无论是在需求侧管理方面还是在需求响应方面的工作都优于工业发达国家,中国电力工业已进入了电力需求侧管理时代。大容量储能是新能源开发的"瓶颈",是智能电网的"瓶颈",要想加快新能源和智能电网的开发,就要把大容量储能放在战略位置上,抓好大容量储能技术的突破。现在技术比较成熟的储能设施是抽水蓄能电站,但是投资大、能量转换损耗大,不可能全靠它来解决大容量储能问题。主要问题还是技术不成熟和政策问题,应加大对大容量储能技术的研究开发力度,在新能源发电规划和智能电网规划中要有相应的大容量储能规划,同时要尽快理顺电价。     

考虑广泛负荷聚合商无功调节优先权的调度决策模型

针对柔性负荷、分布式储能和分布式电源等负荷聚合商在参与电力市场调度中存在的问题,整合各类分布式资源构成广泛负荷聚合商,建立考虑无功调节优先权的广泛负荷聚合商参与电力市场调度的决策模型。首先,考虑不同分布式资源在参与电网调度时的无功可调节水平、无功调节可信度、调节经济性与有功支撑水平方面的特性,基于熵权法建立考虑无功优先权的调度评估模型;然后,以广泛负荷聚合商参与电力市场调度的收益最大为目标建立调度决策模型及其求解方法;最后,通过算例仿真表明该文提出的调度决策模型的有效性和经济性。     

考虑调峰调频双重约束的储能规划方法研究

目的  在新型电力系统的构建进程中,新能源将保持高速发展态势。风、光等新能源大规模并网,其出力的随机性和波动性将给电力系统安全经济运行带来挑战。新型储能由于其具备快速的响应能力和削峰填谷的功效,再加上成本的逐步下降,未来将是电力系统不可或缺的灵活调节资源。 方法  储能容量规划是电力系统全局性问题,通过分析新能源消纳率和调频充裕度,从系统调峰和调频两个方面,以系统总成本最低为目标提出了省级电网储能规模分析方法。 结果  文章以省级电网实际参数为例,采用时序生产模拟软件分析了电源开机方式,对比了不同储能规模对全社会经济性的影响。 结论  结果表明,合适的储能规模可在提高新能源消纳的同时降低全社会成本,该方法的有效性得到了验证,可为实际应用提供指导。     

“双碳”目标下电网多能源联合优化调度研究与实践

“双碳”目标之下,随着新能源并网规模的持续增加和占比不断增大,电力系统平衡难度不断加大,如何依托大电网,发挥电网优化资源配置平台优势,科学制定新能源与常规能源的优化调度运行方式成为高占比新能源电网面临的一个艰巨挑战。本文以西北电网为研究对象,分析了影响新能源消纳的主要因素,以新能源消纳最大为目标,构建了水、火、风、光多能源联合优化调度模型,并分别对水电日内调节、跨日调节、火电深度调节以及新能源参与平衡等场景进行了模拟计算和分析比较。应用实践表明,本文构建的多能源联合调度模型科学合理,为新能源占比不断提高的新型电力高多电源联合优化调度提供了理论支撑。     

基于双层规划模型的用户侧混合储能优化配置

利用用户侧峰谷电价差,优化配置储能系统并合理调度可降低用电成本.本文提出一种铅酸电池-超级电容混合储能系统的双层规划模型,以储能投资年回报率为外层目标函数,在目标函数中考虑了储能削峰填谷收益、需量防守收益、全生命周期成本等因素;以储能日调度收益为内层目标函数,研究了储能各时段最优充放电功率.在构建混合储能系统模型时,考...     

基于区块链和市场机制的新能源消纳优化调度策略

为充分发挥市场调节能力,顾及电力交易规模大、频率高、参与主体类型多以及交易需求多样的特点,提出一种基于区块链和市场机制的新能源消纳优化调度策略。对基于区块链的电力市场交易机制框架进行说明,分时段对供电电源主体从发电类型、价格和输电损耗3个方面进行评估,依据评估结果结合发电特性对各类电源进行分时段调度,确保新能源的优先消纳;在新能源大发阶段通过电网价格调节手段激励用电负荷积极参与新能源消纳;同时电源和负荷主体都可以响应电网调频调压需求并提出相应报价,协同电力市场交易各方积极参与电网的稳定控制。仿真实验表明提出的新能源消纳优化调度策略可促进新能源的消纳,促进电网短期电力调度与新能源波动性的结合,助力能源系统升级。     

新型储能应用场景与商业模式综述

在国家"30·60"战略推动下,电力系统将向着以新能源为主体的新型电力系统飞速发展.新能源的大规模接入与用户侧资源的深度挖潜,电网传统调度手段已难以支撑安全稳定的电力供给.新型储能作为近年来蓬勃发展的一种可调灵活资源,对填补电网日益扩大的调节能力缺口与可再生能源的高效消纳起到关键作用.首先阐述了新型储能的重点储能品类及...     

电网侧储能经济性研究

随着中国能源结构的转型,新能源行业的快速发展对于中国来说是非常重要的。以新能源电站为基础的多种储能技术,在提高电网电能质量、消纳、调频和电力可靠性等方面起着关键性作用。由于电网侧储能应用正处于起步阶段,目前存在的问题、发展情况以及经济性分析是研究的重点。以电网侧储能发展面临的问题为导向,按照中国能源革命和电网形态发展的需求,客观评价了电网侧储能的价值,对电网侧储能的技术发展提出了相关建议。     

适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究

光伏发电、风电等新能源出力的波动性和随机性会造成发电系统输出功率随机波动,加重电网频率的调节负担,同时大规模新能源接入电力系统,会替代部分常规机组,进一步削弱电网的调频能力。首先阐述了大规模新能源并网后对电力系统频率响应的影响及电力系统对调频的需求,然后从光伏发电、风电等新能源,需求侧资源,储能系统等参与调频以提高电网调频能力方面进行了综述分析。结论表明,光伏发电、风电等新能源参与调频,需求侧资源与适当容量储能合理参与调频市场是提高电网调频能力的有效方法,随着调度技术的日益成熟、储能成本的降低,针对电网调频进行研究将具有更高的实际应用价值。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

多场景下新型储能项目盈利模式分析及成本补偿机制建议

新型储能是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑。新型储能的盈利模式与政策、市场机制息息相关,是决定储能能否大规模商业应用的关键。通过调研国内外典型地区新型储能项目的发展背景、配套政策和运营模式,开展多场景下新型储能盈利模式分析和对比研究。国外新能源配储在长期购电协议和税收抵免机制的共同作用下,已有较好的收益;国外现货市场、辅助服务市场比较完善,电网侧独立储能收益来源较丰富,加上一系列补贴政策,电网侧独立储能经济性较好。与国外相比,国内新能源配储、电网侧独立储能都存在收益来源少、收益不稳定、经济性差的问题;国内部分省份用户侧储能短期内收益较好。鉴于此,关于我国新型储能成本补偿机制,建议对电源侧储能准入条件、保障利用小时数、放电量补偿及可参与品种给予政策倾斜;在电网侧独立储能发展初期,出台容量租赁、电价补贴或容量补贴等政策,以促进其成本回收;加快完善需求侧响应电价机制以及虚拟电厂等聚合资源的商业模式,增加用户侧储能收益来源;加快完善电力市场建设,丰富各侧储能可参与的交易品种。     

储能在能源安全中的作用

世界各国在积极发展可再生能源,而很大部分可再生能源用于发电.因此“能源安全”的范畴与重心将从20世纪的以石油安全为主逐步转向21世纪的以电力安全为主.确保安全、高质量供电,同时维持电力供需平衡是电力系统面临的持续挑战.发展新能源电力为常规电力机组的变负荷能力提出新的挑战:要求电力机组具备更快的变负荷调节能力;电力机组变负荷目标的不确定性增大;电力机组负荷调节范围更大.在电力系统中采用集成储能模块是解决电力系统变负荷和新能源电力接人产生问题的有效措施.储能总的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡.储能系统的具体功能有三种:提高电能质量、提供桥接电能、能量管理.电力储能技术有抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、超导储能技术、超级电容器储能技术、电化学储能技术、复合储能技术.对我国发展储能产业提出以下建议:从宏观战略层面制定储能发展规划;出台利于储能技术产业化的激励政策与机制;发布储能相关技术标准和管理规范,建立储能装置回收管理机制;加强储能技术研发与示范;建立储能产业链,降低成本;探索优化商业运营模式,加快储能技术的市场化步伐.