兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划

随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

考虑配电网消纳能力的分布式电源与储能优化配置

计及经济性及电网运行约束对配电网中分布式电源及储能进行合理规划,是提高新能源利用率及消纳能力的重要解决方案。提出一种配电网中分布式电源及储能的选址定容双层优化方法,内层考虑新能源及储能电池的时序特性,基于日内最优潮流与虚拟调度思想确定消纳运行方案;外层基于运行方案,综合考虑电压偏差、运行成本、弃风弃光惩罚,利用粒子群算法确定最优配置方案,提高配电网的消纳能力。采用IEEE 33节点配电网测试系统算例验证了所提方法的有效性。     

考虑功率互济的多区域电网储能系统联合优化配置

在新能源并网规模逐步提升的背景下,针对广域互联电网的多储能规划问题,建立考虑区域电网互济的储能系统联合规划优化配置模型。首先,建立多区域电力系统的网络等效模型,以刻画多区域互联系统的功率互济关系,并提出多区域系统的机组启停安排方法,计算不同区域的机组日内启停方案。其次,针对互联电网的多区域储能协同规划问题,建立计及功率互济的多区域储能联合双层优化配置模型。模型外层以多区域新能源总弃量最小为目标,优化计算各区域的储能配置;内层以区域间传输功率与区域注入功率的波动量最小为目标,以获得火、储以及新能源的最优出力方案。然后,利用全场景近似网损和联络线综合利用率,实现多区域储能规划方案的效益评估,实现储能投资价值的量化。最后,通过算例分析验证所提模型及方法的有效性。算例分析表明,所提模型可充分兼顾各区域新能源消纳要求,有效提升全网消纳指标,节约储能系统投资,可应用于广域互联电网的储能系统协同规划。     

计及风险备用约束的输电网风储容量双层优化

提高规划方案在电网调度运行中的适用性,是提高新能源消纳能力的有效解决措施之一。提出一种计及风险备用约束和多能源机组组合调度约束的输电网中风电场与储能电站联合配置的规划方法,充分利用电网灵活性资源调节能力并探索峰谷电价政策下的储能调峰盈利模式,综合考虑火电煤耗运行成本、风电弃风功率、储能建设成本与调峰收益、切负荷风险。采用双层优化方法,在外层基于向量序优化理论对配置方案做多目标评估筛选,在内层建立基于确定性备用约束的粗糙模型和基于N-1故障的概率性风险备用约束的精确模型的机组组合消纳运行模型。IEEE-RTS24节点系统算例结果证明,所提优化方法可平衡计算精度与计算速度,提高输电网的新能源规划、消纳和风险应对的能力。     

大容量电池储能电站在山东电网应用的可行性分析

近年来山东电网新能源发电容量不断增长,系统调峰能力不足的问题逐渐凸显,特高压直流投产进一步挤占了系统的调峰容量,新能源发电的消纳压力逐步增大。在详细分析山东电网现有运行问题的基础上,从系统调峰、新能源消纳、电网安全、局部电网潮流改善、系统调频、电网黑启动、短路电流特性共7个方面,阐述大容量电池储能电站对解决现有山东电网运行问题的可行性,并分析了大容量电池储能电站的运行经济性。     

含风电的多种形式储能协调调度多目标优化模型

随着大规模储能的日渐广泛应用,其灵活的出力调节能力为含大规模风电接入的电网优化调度运行提供了解决思路。针对电力系统中储能以电源侧、电网侧以及用户侧等多种形式并存的情况,提出多种形式储能协调调度多目标优化模型。该模型考虑风储一体化电站、电网侧电池储能电站和电动汽车参与系统调度运行,深入挖掘多种形式储能的互补调节能力,促进风电消纳;电池储能电站面向电网调控运行,在参与系统调峰的同时提供备用,充分利用储能的可调空间优化系统运行。考虑到不同形式储能的利益主体不同,构建以风储一体化电站上网收益最大、系统总运行成本最小、电动汽车车主支付费用最小的多目标优化调度模型。最后基于十机算例系统的仿真实验说明：所提模型能兼顾各形式储能投资主体的利益,提高风电的消纳能力。     

考虑共享储能容量配置的多虚拟电厂优化运行方法

由于分布式能源具有间歇性和波动性的特点,其大规模接入电网会对系统稳定性产生一定的影响。为了减少用户侧用电成本以及提高新能源的消纳能力,在多虚拟电厂背景下提出共享储能系统促进风光消纳的规划和运行双层决策博弈模型。上层模型对共享储能电站投资运行成本进行等年值转换分析,以共享储能总成本最低且使用寿命尽可能的长为目标函数建立模型;下层模型以虚拟电厂运行成本最低及弃风弃光最小为目标函数建立运行优化模型。采用鲸鱼算法与CPLEX商业求解器结合的形式对共享储能电站的容量配置、充放电行为以及虚拟电厂运行状态进行求解,并通过设置3个场景算例对所提方案进行验证,结果表明,所提方法可以优化共享储能电站容量最优配置和充放电策略,提高可再生能源的消纳能力和虚拟电厂系统运行效率,兼顾供给侧与需求侧的利益,使电能分配更加公平合理。     

储能参与新能源消纳的优化控制策略

在中国提升新能源消纳能力、助力碳达峰碳中和目标实现的背景下,提出了一种基于解耦的储能参与新能源消纳的优化控制方法。针对储能系统优化控制非线性模型求解难题,提出了基于解耦的线性简化方法,利用枚举优化和迭代潮流计算结合方法,建立了满足提升新能源消纳目标和电网安全运行约束的储能运行紧致约束条件。算例测试显示,基于解耦的线性简化模型与原有非线性模型保持一致,降低了高阶优化控制模型的求解难度,保障了储能提升新能源消纳的快速可靠决策,提升了新能源和储能综合运行效益。     

市场机制下面向电网的储能系统优化配置

随着我国市场化进程的不断推进以及储能成本的不断下降,储能作为独立的运行商参与电力市场成为可能。本文从面向电网的储能出发,提出一种市场机制下储能系统选址定容优化方法。首先从直接收益和间接收益两个方面分析储能参与电力市场的成本效益,在此基础上,建立了综合考虑规划和运行的储能优化配置多目标双层决策模型。外层以储能侧综合收益(包括投资成本、高储低放套利以及调峰辅助服务补偿)、常规机组侧运行收益、新能源侧附加并网收益以及电网侧网损收益最大为目标;内层以储能、新能源和常规机组的协调运行成本最小为目标。此外,考虑充放电策略对储能循环寿命的影响,基于等效寿命损耗将储能规划和运行的相互影响引入模型。最后,在改进的39节点系统中采用改进的粒子群算法仿真分析,结果证明了所提模型和方法的可行性和有效性。     

考虑云储能服务机制的分布式新能源消纳研究

在新能源快速发展的大背景下,从构建和完善储能系统的角度,提出了一种云储能服务商运行机制,通过云储能平台将碎片化储能资源进行整合,构建起新能源消纳与用户购电模型。用户根据实时电价以及分布式新能源出力优化自身负荷曲线,对所购买的云端电池进行充放电控制,从而降低购电成本并获得新能源消纳补偿收益,能够促进分布式新能源并网和就地消纳、缓解系统调峰平衡压力。采用实际电网数据对模型进行仿真分析,结果验证了模型的有效性。     

参与新型电力系统需求响应的分布式储能资源管理与策略研究

随着越来越多的光伏、风电、地源热泵等新能源的接入,电网对高比例新能源的安全可靠并网及高效消纳提出了更高要求。储能作为分布式能源重要的能量调节单元,参与新型电力系统的管理、调度、优化作用愈加明显。将参与新型电力系统需求响应的储能作为统一资源进行研究,来解决新型电力系统的需求响应、新能源消纳等问题,以保障电网安全可靠运行。在分析客户侧储能调控策略基础上,提出了一种以能源互联为基础的用户侧分布式储能规模化应用系统,利用网间较为分散的储能资源,希望可以为电力负荷调度的优化以及分布式储能系统运行效率的提升提供相应的参考与借鉴,以实现区域自治的需求响应。通过该研究,可为可再生能源高效消纳提供参考。     

基于改进和声搜索算法与二阶锥松弛的储能优化配置

配电网中分布式电源的大量接入加剧了电网功率波动,为稳定电网功率及消纳新能源发电功率,需在电网中合理配置储能。本文基于双层规划模型将储能配置划分为规划层与运行层,并提出了基于趋向移动的全局和声搜索算法和二阶锥松弛理论相结合的储能优化配置混合算法。规划层采用以储能年投资成本与配电网年运行成本之和最小为目标函数,研究了储能配置位置、功率、容量等方面的经济效益;运行层以电网有功网损以及电压偏移之和最小为目标函数,研究了储能各时段最优充放电功率。基于某地实际数据,以33节点配电网为例进行了仿真分析,研究了不同场景下储能的配置方式以及探讨了本文混合算法的优异性。结果表明本文提出的混合算法可以顺利求解该场景下的储能配置问题,证明了本文混合算法有效性。同时,探讨了多场景下的储能配置方式,证明采用双层规划模型对储能进行配置有利于降低配电网综合成本。最后,将本文混合算法与传统智能优化算法求解此类问题进行了比较分析,证明了本文混合算法在求解此类问题上的快速性与准确性。     

复杂交直流电网系统级新型储能协调规划布局方法

在新型电力系统建设背景下,统筹考虑新型储能复合功能及应用场景,并从系统全局角度论证储能规划配置规模以及协调布局是当前面临的重要技术问题。从解决复杂交直流电网新型储能协调规划布局问题角度,提出了系统级新型储能布局规划两阶段法。第一阶段以提升系统新能源消纳能力、确保系统规划投资和运行综合成本最低为优化目标,初步确定系统整体储能配置规模;第二阶段统筹考虑解决新能源汇集区消纳及外送通道输电能力、负荷密集区网络阻塞、系统暂态稳定等问题,优化新型储能安装位置及布点规模,给出方法的相关模型和流程。最后以某省级2025年规划复杂交直流电网为基础,对复合场景下储能配置规模及布局开展案例论证,验证了模型和方法的有效性。     

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。     

电网侧储能技术研究综述

电网侧储能有效增加了电网的调节手段和能力，有助于电网安全稳定运行。 随着新能源高比例渗透和特高压电网的快速发展，系统波动等电网安全问题日益严重，电网需要构建高比例、泛在化、可广域协同的储能形态。因此，针对储能在电网侧应用的技术研究意义重大。介绍了电网侧储能技术国内外研究现状以及商业示范工程；梳理了项目选址以及优化配置方面的研究方法；通过理论以及时序指标分析电网侧储能需求；阐述了储能优化规划技术和经济性评估指标；指出了推广应用存在的难点。最后对电网侧储能技术的发展应用给出相应的建议和展望，为今后挖掘储能应用的效益价值，创新储能应用商业模式提供一定参考意义。     

基于高比例新能源参与的储能系统容量优化研究

“碳达峰、碳中和”发展目标的提出,将助推高比例新能源的规模化发展,势必给电网消纳带来重大负担。提出一种高比例新能源下储能共享模式的双层优化调度模型,量化分析储能的规划容量对新能源弃电率的影响。针对双层优化模型的复杂非线性化特点,利用改进的飞蛾扑火算法（Moth-Flame Optimization,MFO）对目标模型进行优化求解。最后利用修正的IEEE-9节点测试网络来验证所提模型和算法的合理性。     

面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法

为促进园区新能源就地消纳,充分利用电价的优化调节能力和储能作为灵活资源的调节手段,提出一种储能与电价协调优化方法,构建双层源荷储协调优化模型以提高新能源就地消纳能力。首先,上层优化模型根据预测的净负荷功率曲线对分时时段进行划分,以园区运营商收益最大为目标对分时电价进行优化;其次,在下层优化模型中计及储能电池的容量损耗,综合考虑运营商成本和新能源消纳能力,以新能源就地消纳率最大为目标对储能进行优化配置。在此基础上,提出飞蛾火焰优化-粒子群优化（MFO-PSO）智能优化算法对模型进行求解。最后,算例分析验证了所提方法能够有效促进新能源就地消纳,并提高储能配置的经济性。     

陕西电网新型储能发展模式研究

在双碳政策背景下，陕西电网新能源规模持续增加与电网调峰能力不足的问题越发突出，新型储能因其建设周期短、选址灵活等优势，已成为解决这一问题的重要手段。分析了新型储能发展现状、技术路线以及政策机制，采用高比例新能源系统的电源规划方法，测算了2025年陕西电网新能源发展规模以及满足电力保障和新能源消纳的新型储能合理发展规模，提出了近期和远期陕西电网新型储能发展的政策机制建议。     

含分布式储能的区域电网多时间尺度优化调度策略

随着新能源并网发电的规模不断扩大,区域电网的瞬时性或非计划性功率波动大大增加,调峰压力不断上升。为加强电网新能源消纳能力,实现电网安全、经济运行,提出一种含分布式储能的区域电网多时间尺度优化调度策略。首先详细分析了风力、光伏和火电机组的发电特性以及储能系统的充放电特性,建立了含分布式储能的风光储区域电网模型;接着,从日前优化调度阶段运行成本最小及日内优化调度阶段修正费用最小两个角度建立了区域电网的双目标优化模型,深度优化风光储出力,以实现系统运行的综合效益最大;最后,用改进的粒子群算法对所建模型进行仿真,仿真结果验证了本文策略的可行性及优越性。     

考虑风光出力相关性与共享储能的综合能源微网双层优化

为了提高综合能源微网的能源利用率和经济效益,结合共享储能服务,考虑风光出力不确定性与相关性,联合共享储能电站服务模式,提出一种兼顾风光出力相关性与共享储能的综合能源微网双层优化模型。上层模型旨在最大化共享储能的服务收益,而下层模型则以降低综合能源多微网系统的运营成本为目标。结合Karush-Kuhn-Tucher条件与大M法将双层优化模型转化为混合整数线性规划问题进行求解。算例验证结果表明,在考虑风光出力不确定性与相关性的基础上,所提出的模型不仅能够提高系统对新能源的消纳能力,而且能够提高系统运行经济性。