考虑分布式可再生电源和储能的智能配电网可靠性评估综述

储能是提高消纳高比例分布式可再生能源(DRG)的有效措施,是智能电网发展的重要组成部分之一.分布式可再生能源和储能的快速发展给配电网安全运行和供电可靠性带来巨大挑战和机遇,为此国内外学者近几年开展了大量研究,是目前热点研究领域之一.文中对计及DRG和储能的配电网可靠性评估研究进行系统分析,重点介绍DRG和储能对配电网可...     

考虑空调群虚拟储能的配电网电压无功协同控制研究

针对高渗透率分布式新能源接入低压配电网中引起局部节点电压偏高的问题,提出考虑空调群虚拟储能的配电网电压无功优化控制模型.首先基于楼宇蓄热特性对电热虚拟储能进行建模,该模型以配电网日运行成本、电压偏差最小为目标函数,采用多目标模糊规划模型,合理控制配电网中分布式能源、储能电池、静止无功补偿装置(static var generator,SVG)和上级电网的输出功率.最后以南方夏季系统运行场景为例,对控制系统进行仿真实验.通过IEEE 33节点系统仿真验证,结果表明:考虑虚拟储能的低压配电网系统在保证建筑内人体舒适度的同时对于维持电压稳定性具有良好的效果,并削减了储能电池充放电次数与深度,降低了配电网的日运行成本.     

面向电网运营提升的新型配电网储能多目标配置方法研究

储能系统作为构建新型电力系统的重要组成部分,在提升电网设备利用率,降低电网线损, 促进清洁能源消纳等方面发挥着不可替代的作用。以新型配电网为研究对象,首先通过构建分布式储能总体优化配置框架,明确相关影响因素,构建考虑分布式储能建设成本的多目标优化模型,并基于潮流、线损、储能运行等约束条件,提出基于遗传算法的分布式储能最优接入点求解方法与流程;随后,以西北某县域配电网为例,验证了总体模型的优化成效。算例分析表明：结合配电网网架数据、发用电负荷特性、储能设施投资参数,优化配置分布式储能接入点与接入规模,可发挥分布式储能对新型配电网运行效益的提升水平,提升配电网资产整体利用率的同时,提高分布式电源消纳能力。     

集中-分布式混合压缩空气储能电站优化规划策略

针对城镇配电网供电能力不足的问题,设计了一种集中-分布式混合压缩空气储能（CAES）电站的基本架构。该架构依托集中式先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)电站建立分布式液态空气储能电站,可更有效地利用AA-CAES电站大规模储气室的优势,延展AA-CAES电站的功能。然后,建立了集中-分布式混合CAES电站的运行模型。该模型能准确描述混合CAES电站空气压缩、液化、贮存、运输、汽化、膨胀发电等过程中的能量流通、转化、存储和释放机理。基于混合CAES电站的运行模型,结合全寿命周期成本理论,建立了混合CAES电站的优化规划与运行模型。上述模型还包含扩建输电线路、增建燃气轮机、安装电池储能等备选方案的相关约束,以便对比安装混合CAES电站和其他方案的经济效益。最后,通过算例仿真验证了优化规划与运行模型的有效性。     

储能电站接入配电网的可靠性评估

大量分布式电源的接入,有利于清洁能源的合理利用,但是其间歇性和波动性给电网造成的功率冲击严重威胁电网的安全稳定运行。为了平衡风电光伏等分布式电源对电网的冲击,在配电网接入储能装置是一种十分有效的措施。通过可靠性分析的方法,分别计算接入点不同和接入容量不同的储能电站对配电网供电可靠性指标的影响。并以某地区的实例来评估储能电站接入对配电网可靠性的影响。     

基于恢复力约束的分布式储能优化规划

提出基于恢复力约束的分布式储能优化规划方法,以保证重要用户的恢复力为前提条件,采用双层耦合规划模型。内层模型在满足电网运行的潮流约束下,灵活地控制重要用户侧分布式储能参与需求侧响应,实现用电成本与动作频次最小的目标,采用竞争深度Q网络（dueling deep Q network, DDQN）结构的深度增强学习方法进行求解,内层模型将分布式储能响应策略传递给外层模型;外层模型进一步基于重要用户的恢复力约束和投资收益校核分布式储能的配置方案,通过双层优化耦合反馈,最终实现基于恢复力约束的分布式储能优化规划。通过分时电价引导分布式储能等重要互动资源参与配电网的优化运行,保证重要用户电力供应连续性的同时给用户明显的投资收益。最后以某10 kV变电站的重要用户储能优化配置为例,分析了所提方法的有效性。     

基于储能单元的级联Buck-Boost变换器及其控制方法*

随着以风光电为主的分布式电源接入电网,其出力的波动性和不确定性,导致分布式电源发电特性和电网负荷需求特性在时间尺度上不统一,使得配电网的综合负荷特性的复杂度增加.为此,基于储能单元提出一种适用于储能单元的级联Buck-Boost变换器及其控制方法.首先分析了级联Buck-Boost变换器的储能单元结构及变换器的工作原理;其次确定了级联Buck-Boost变换器的三种工作模态;再根据变换器的不同运行模态选取下垂控制作为各储能单元模块的控制方法;最后搭建仿真模型对储能单元和选取的控制策略进行了验证,仿真结果验证了所提的变换器结构及其控制方法能很好地解决配电网因分布式电源接入带来的系统瞬时功率不平衡问题.     

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。     

端对端交易场景下配电网分布式储能的优化配置

高渗透率可再生能源接入配电网不仅促进了分布式发电技术以端对端(P2P)的形式参与市场竞争,也对电网的安全稳定运行提出了挑战.为了保证配电网中P2P交易的安全稳定进行,提高用户和储能供应商投资储能的收益,在2种交易方案下提出了一种双层优化储能配置方法.上层模型以储能总投资成本最小为目标,采集配电网一年的运行数据进行优化,计算出储能的配置规格传递给下层模型.下层模型考虑集中竞价和用户主导这2种P2P交易模式,引入区域边际价格的概念最大化买卖双方收益,优化调度储能充放电策略以最小化储能投资成本.最后,以IEEE 15节点配电网为算例验证了所提方法的有效性.     

基于时序特性含储能装置的分布式电源规划

基于风力发电、光伏发电和5类不同负荷的时序特性,以配电网的投资成本、维护成本、购电费用、可靠性成本、环境污染补偿费用之和最小为目标函数,建立分布式电源和储能装置的选址定容规划模型。该模型采用负荷、分布式电源和储能装置协调优化的策略,对钠硫蓄电池储能装置的容量及功率进行优化配置,以在不过多装设储能装置及保证配电网经济性、可靠性的前提下,提高配电网对分布式电源接纳能力。采用粒子群优化算法对典型算例进行求解,结果验证了所提模型和方法的正确性和有效性。     

新型变压比压缩空气储能系统及其运行方式

为了提高压缩空气储能(CAES)系统的效率,提出了新型变压比压缩空气储能系统。该系统基于定容储气装置及传统定压比压缩方式的特性,通过阀门调节来改变储能过程中压缩级组的串并联运行方式实现。通过分析不同压缩级数下可行的变压比运行方式,建立变压比压缩空气储能系统的仿真模型,从仿真得出的变压比储能系统的储能时间、压缩功耗和系统的充放电效率等方面,与传统的定压比压缩空气储能系统进行比较。结果表明,变压比压缩空气储能系统不仅减少了储能过程中压缩机组的功耗、缩短了储能时间,而且提高了整个系统的充放电效率。     

大规模压缩空气储能系统发电方式与运行控制分析与构想

压缩空气储能是一种充放电循环次数多、使用寿命长、可大规模储存电能的清洁环保的物理储能技术,适合于电网级大规模应用场合。文中分析了大规模压缩空气储能系统常规定速发电方式特点,提出了基于全控器件励磁的定速恒频同步储能机组控制策略,以获得更强的励磁能力和抑制系统振荡的能力,实现提升储能机组辅助服务能力。为了提高综合能效,提出了基于变速恒频双馈发电机组和变速变频直驱发电机组的大规模压缩空气储能变速发电方案构想,并分析了其典型运行控制策略,该变速发电方案具有提升储能机组控制功能及辅助服务能力的潜力。最后,分析了大规模压缩空气储能发电运行控制面临的挑战。     

Optimal daily operation of electric power systems with an ACC‐CAES generating system

Recently, an ACC‐CAES generating system has been developed by applying ACC (Advanced Combined Cycle) technology to a conventional CAES (Compressed Air Energy Storage) system. The ACC‐CAES has a potential advantage of high efficiency and high capacity factor over other energy storage. However, its advantages from the viewpoints of power system operation are not fully revealed because of its peculiar operation characteristics compared with other energy storage. The characteristics include (1) it requires fossil fuel even in the case of operation using stored compressed air and (2) it has an ACC generating mode as one of its generating states to be used as a conventional ACC generating system while detaching the air storage system. Therefore, it is necessary to examine operation patterns of the ACC‐CAES and its contribution to economic operation of a power system. In order to achieve the objective, operation simulations of a power system with ACC‐CAES generating systems are needed because operation of energy storage systems such as the ACC‐CAES must be studied through an operation scheduling of a power system. This paper develops an optimal daily scheduling method of a power system with both ACC‐CAES generating systems and pumped hydro storage systems using two‐dimensional dynamic programming. Sensitivity analyses are undertaken with the developed method; the results show that ACC‐CAES generating systems tend to be operated as a peak or intermediate power source that bears some similarities to thermal plants or storage systems and, from an operation point of view, they have an economic advantage over pumped hydro storage systems. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(1): 15–23, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20087     

面向配电网风电消纳的冰蓄冷空调系统多目标优化策略研究

未来配电系统可再生能源渗透率日益提高。针对配网中风电消纳问题,考虑在系统中引入具有负荷转移特性的冰蓄冷空调进行需求响应控制,将夜间产生的风能转化为冷能并以冰形式存储,在日间用电峰段融冰释冷削减空调的用电峰值。具体来说,考虑系统内供电公司和风电生产商的综合运行成本以及空调用户的用电成本,建立基于能源效率和经济效益的多目标优化模型。以供电公司、风电生产商和空调用户的利益最大化为目标,采用非支配排序遗传算法-II(NSGA-II)对Pareto非支配解集进行求解,生成的Pareto解集,通过模糊隶属度法过滤选取最优解。最终根据最优解内参数变量的数值,对空调制冷机功率和蓄冰设备的融冰量进行调控。提出的算例验证了所提方法的有效性和可行性。     

含压缩空气储能的能源互联微网型系统优化配置

首先构建了含分布式光伏、压缩空气储能（compressed air energy storage, CAES）、需求侧响应、燃气轮机等设备的能源互联微网型系统模型。在此基础上以安装成本、能耗成本和需求侧响应成本等构成的年运行费用最低为优化目标,分析对比不同场景下分布式光伏电池组数量、能源互联微网中设备的配置情况及CAES、需求侧响应和电动汽车入网（vehicle to grid, V2G）技术对设备容量配置和微网中各类成本的影响。特别的,考虑了CAES透平机透平压力、透平温度、需求侧响应比例等参数及有无V2G对微网系统影响。算例结果表明,所提模型能合理化能源互联微网中设备容量配置和降低能源互联微网年运行费用。     

基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略

提出一种基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略。首先,根据楼宇蓄热特性,构建考虑楼宇内部不同制热区域的智能楼宇能耗预测模型,并将楼宇系统作为灵活可控单元集成到配电网中;然后基于模型预测控制方法,通过楼宇内部暖通空调系统在温度舒适度范围内对室温进行优化调节,实现楼宇系统的能耗灵活管理,降低楼宇运行成本;最后,在冬季制热场景下,对不同暖通空调控制方法下的楼宇集群进行优化调度分析,并对比分析了楼宇集群优化调度对于配电网运行状态的影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,降低楼宇运行成本,同时可有效解决由可再生能源出力预测数据误差而导致的楼宇日前调控方案与实际运行场景偏差较大的问题,在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。     

计及储能和空调负荷的主动配电网多目标优化调度

为了实现可再生分布式能源的充分消纳以及配网负荷峰谷差的降低,提出了一种考虑储能系统和空调负荷的主动配电网多目标调度优化方法。首先,基于空调负荷等效热参数模型和状态列队控制方法,给出了空调负荷虚拟电厂运行参数的计算方法。在此基础上,构建了一种以可再生能源功率削减量最小、配网运行费用最小和负荷曲线方差最小为目标的主动配电网优化调度模型。最后,采用多目标粒子群算法在改进的IEEE 33节点测试系统上对所提模型进行求解和仿真分析。仿真结果表明,所建模型可以有效地提升可再生能源的消纳能力,优化负荷曲线。     

混合液气压缩储能机电系统控制策略

微小规模压缩空气储能是一种环保且很有发展前景的储能方式。本文分析了混合液气压缩储能系统中机电转换环节的工作特性,进而对储能系统的电机控制策略进行研究,提出了利用最大效率点和最大功率点跟踪混合控制策略。针对混合液气压缩储能系统中能量形式转换多的特点,利用宏观能流表示法对混合压缩空气储能系统进行建模,重点对机电转换环节进行仿真。分别利用最大效率点跟踪、最大功率点跟踪以及两种方法的混合控制作为系统控制策略,对比分析仿真结果,证明控制策略的控制效果。     

基于压缩空气储能的风电场功率调节及效益分析

风能的间歇性和波动性给风力发电大规模并网应用带来了不利影响,利用储能技术能够很好地解决该问题,然而昂贵的成本一直是制约储能技术应用的瓶颈.文中提出了基于压缩空气储能(CAES)的风电场功率调节系统的额定功率以及容量的设计,在满足风电并网标准的前提下尽可能减小储能装置的规模,并利用仿真加以分析验证.建立了CAES装置效益...     

回热式压缩空气储能系统改造与分析

为降低储热介质成本,基于以矿物油储热的绝热压缩空气储能系统（A-CAES）,增设供热压缩机以降低储热温度,进而提出以水为储热介质的新型热电冷联产的压缩空气储能系统。建立改造后的系统模型,采用热力学方法对设计工况下两系统进行了计算,比较了供热压比（2.4~3.8）与换热器效能（0.6~0.9）变化时热电冷联产系统的性能参数。结果表明,热电冷联产系统的储热温度大幅降低,实现了储热介质的改变;与原系统相比,热电冷联产系统电耗率基本不变,热效率、效率分别提高约14%、2.6%;供热压比变化对系统性能及设备损影响较小,换热器效能变化对系统效率、损有显著影响。