计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置

传统的能源系统难以满足不断变化的发电结构及用户用能需求,包含冷、热、电等多能流的综合能源系统(integrated energy system, IES)可以充分发挥多种能量耦合互补优势,促进系统资源的高效利用。为此提出综合考虑经济性和环保性,以系统全寿命周期成本最低及一次能源消耗最少为目标,构造IES优化配置模型。首先计及储能的全寿命周期运维,综合考虑储能系统的充放电损耗、容量衰减、荷电状态、能量存储时间、削峰填谷效率等因素,建立计及储能的全寿命周期运维的IES优化配置模型;继而通过算例对比分析所提优化方案与传统方案的优劣性及多目标函数权重的影响。结果表明,所提方法具有削峰填谷、促进分布式能源消纳、改善电能质量、提升供电可靠性的功能和加强IES资源高效利用的优势。     

风氢-混合储能系统全寿命周期经济性研究

由于风力发电输出功率具有随机性和波动性,安装储能系统可以平滑风力发电输出功率,有效改善电能质量,提高风力发电点的经济效益。建立风氢-混合储能系统(WHMESS)全寿命周期经济性数学模型,考虑以平抑风电波动功率的经济效益和WHMESS的稳定运行为约束,对WHMESS系统投资回收周期和全寿命周期净利润进行求解。编写程序建立Qt界面,用算法求解WHMESS全寿命周期经济评估数学模型,得出全寿命周期内净利润和资金回收期,验证了WHMESS全寿命周期经济评估数学模型的合理性。     

计及循环寿命的电网调频储能容量优化配置

针对储能电池参与电网调频时的容量配置问题,提出一种优化配置方法。综合考虑了储能电池的各项成本以及参与调频时可获得的收益,并且引入了储能电池的容量保持率模型,利用数值拟合的方法对不同放电深度给储能电池循环寿命造成的影响进行了定量分析与计算;同时基于区域控制误差信号,以储能运行特性和电网调频需求为约束条件,获取储能电池在调频过程中的出力序列,以此对储能的功率容量和能量容量进行优化配置。最后利用实际电网数据进行仿真验证,对不同放电深度下储能配置的技术与经济特性进行了对比分析,给出了使整体经济性最优的储能放电深度。仿真结果表明,所提配置方法可以灵活协调储能配置方案的经济性与技术性。     

计及微电网储能系统寿命损耗的容量配置

微电网储能系统容量配置不同会使系统使用寿命不同进而影响微电网投资成本。根据微电网实际工作状态,采用雨流计数法统计寿命估算所需的储能系统充放电深度,并建立储能寿命损耗模型对微电网储能系统进行寿命估算。以微电网综合运行成本,储能系统投资及运行维护成本之和最小为目标建立储能系统容量配置模型,并采用粒子群算法对模型进行求解,根据储能系统工作循环建立储能系统设备利用率指标用以评价容量配置结果。算例分析表明,所提方法能够优化容量配置结果,避免容量浪费,减小微电网投资成本,提高了微电网运行的经济性。     

混合型孤立微网全寿命周期经济性评估

混合型孤立微网具有节能环保、供电可靠性高等优点。针对包含风力发电机、光伏电池板、储能电池和柴油发电机的混合型孤立微网,结合全寿命周期理论,建立系统从投资建设、运行维护到回收利用全寿命周期内的经济性评估模型。提出了用于衡量混合型孤立微网全寿命周期经济性的评估指标。通过算例分析,研究了混合型孤立微网采用不同调度策略时的全寿命周期经济性情况,对比了混合型孤立微网与传统孤立供电系统全寿命周期经济性的差异。研究结果体现出混合型孤立微网在节能与经济性方面的优势,同时验证了所提全寿命周期经济性评估模型的可行性与有效性。     

考虑经济性的大规模风光储系统容量优化配置

风能、光伏等新能源发电具有随机性、间歇性,对该场景下配备储能系统是解决新能源消纳、提高经济性的有效方法.通过对比多种电池储能技术系统成本和度电成本,选用磷酸铁锂电池作为大规模储能系统电池组成进行功率/容量优化配置,以弃风弃光量最少和年收益最大为目标,通过购电成本与各电站年效益关系分析经济效益,结合青海某地区储能电站数据为算例,计算出若要储能电站年回报率8％以上,且在寿命周期内回收投资,储能电站的购电价格应不大于0.4元/kWh.     

基于全寿命周期成本的电力系统经济性评估方法

为了克服当前电力系统经济性评估忽视中长期成本、注重短期投资的不足,从元件、费用、时间的角度建立了一个针对电力系统整体的三维全寿命周期成本(LCC)模型,研究了费用维度中设备级、系统级和外部环境成本的费用分解结构。提出了基于LCC的电力系统经济性评估策略,对设备寿命周期不同的系统进行折算,对设备投运时间不同的系统进行分阶段计算,对传统的经济性评估指标进行改进并提出了基于LCC的效能指标。针对某实际500kV变电站和110kV配电网分别进行算例分析,结果表明基于LCC的经济性评估结果更为准确和有效,为进一步深化电力系统资产管理提供了参考。     

基于可变寿命模型的电池储能容量优化配置

针对电池储能(BESS)在实际运行过程中的使用寿命变化特征,建立BESS的可变经济使用寿命预测模型。基于电力系统中电池储能系统的静态功能(即削峰填谷),提出基于可变寿命模型的电池储能容量规划模型。该模型以系统净收益最大为目标,合理评估了电池储能承担调峰功能的能源节约效益、环保效益以及容量替代效益,并综合考虑了放电深度对电池使用寿命的影响。以IEEE RTS-96系统为例,对电池储能系统容量优化配置进行研究,仿真结果表明了所提模型的有效性。     

风电-氢储能与煤化工多能耦合系统全寿命周期经济性评估

针对风电-氢储能与煤化工多能耦合系统(WP-HESCCMFCS)的经济性评估问题,提出了一种多能耦合系统全寿命经济性评估的方法。首先,阐述了多能耦合系统集成方案;其次,以多能耦合系统全寿命周期净利润为目标,以风电尽可能多的消纳与WP-HESCCMFCS能量流动和稳定运行为约束,构建了多能耦合系统全寿命周期经济评估数学模型,并对多能耦合系统资金回收期及全寿命周期净利润进行求解;最后,以新疆地区某风电场与煤化工企业为背景仿真计算了所提的风电-氢储能与煤化工多能耦合系统全寿命周期经济评估模型,并分析了不同风电并网比例与风电非电形态消纳比例条件下系统资金回收期与全寿命周期净利润变化规律。     

考虑运行寿命内经济性最优的梯次电池储能系统容量配置方法

退役动力电池的梯次利用是电动汽车行业可持续发展急需解决的问题.为确保梯次电池储能系统的经济性,在规划阶段需对储能系统进行容量配置,提出了基于雨流计数法和等效循环寿命法的梯次电池寿命评估方法.考虑容量保持率变化对储能系统寿命和经济性的影响,以储能系统实际运行寿命内净收益总和最大为目标,提出了梯次电池储能系统容量配置方法,...     

用于电网削峰填谷的储能系统容量配置及经济性评估

电网负荷峰谷差日益增大,为满足高峰负荷用电需求,需增设或改造原有发输配电设备,而电网的低负荷率导致电力设备的资产利用率较低,使得电源规划建设缺乏经济性。储能技术可解决峰谷差加大、资产利用率低的问题,但现阶段储能系统的高成本限制了储能技术的规模化应用。考虑储能系统充放电平衡约束、循环寿命等因素,研究了储能技术用于电网负荷削峰填谷的控制策略,并建立了评价储能系统投资经济性的数学模型。以实际负荷数据为例,仿真分析了在不同调峰程度下储能系统的容量需求,分别从社会效益和投资者角度研究了储能系统投资的经济性问题,最后提出了储能系统规模化应用的经济条件。     

预防暂态低频减载的储能容量配置多目标动态优化方法

在系统受到扰动而引起频率下降的暂态过程中,如果瞬时频率过低,将会触发不必要的低频减载,导致系统的供电可靠性降低.储能由于其具有快速功率调节能力,可以避免不必要的暂态低频减载.首先,基于电力系统等值频率响应模型提出了适合储能容量配置的具有分段函数约束的多目标动态优化模型,旨在同时考虑储能配置成本和暂态频率调节性能2个相互...     

用于风电平抑的混合储能选型和容量优化配置方法

采用小波包分频技术对风电功率进行分解,考虑储能选型策略与混合储能容量配置之间的相互影响,提出一种用于风电平抑的双循环储能容量配置方法。该方法内循环以混合储能组合方案为优化变量,外循环以储能内部功率划分的分界点为优化变量。以储能成本为目标函数,评估各分界点下不同储能方案的经济性,同时进行混合储能的选型和容量的配置。最后将与提出的风电平抑方法与其他方法进行对比,利用Matlab仿真软件验证了该方法的有效性和优越性。     

考虑电池寿命损耗的园区综合能源电/热混合储能优化配置

针对园区综合能源系统(PIES)储能容量优化配置问题,为提升PIES规划-运行经济性,提出了考虑电池寿命损耗的PIES电/热混合储能优化配置方法.首先,构建了适用于PIES规划问题的电池寿命损耗模型,用于量化评估电池寿命损耗;进而,在考虑PIES多能互补特性基础上,引入电池置换成本体现电池寿命损耗的长期影响,以电/热混...     

计及直流配电效益的混合储能系统容量配置模型

为了解决在直流配电网下平抑风电场出力波动的混合储能系统容量优化配置问题,提出了一种以钒电池-超级电容混合储能系统为研究对象的多目标容量配置模型。首先,以风电场实际输出功率和储能设备荷电状态为指标构建了风电场目标功率输出曲线;然后,分别建立了以计及直流配电效益的最小年均成本和最大风电场输出功率合格率为目标函数,以荷电状态、功率出力等为约束条件的多目标容量优化配置模型;最后,采用自适应遗传算法求解所建模型。结果表明,直流配电效益主要体现在降低传输损耗带来的收益,而节省的换流成本和增加的直流换流站成本影响有限。     

风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法

为提高风储发电系统可持续运行能力,提出改进的风电场相变储能膨胀发电系统,对该系统的最优容量选取办法进行了研究。首先采用中值滤波法对特定风电场历史年风电功率数据进行分解,根据风电场实际出力平稳分量与调度水平之间的功率差值制定相变储能膨胀发电系统分频控制策略;然后利用非参数估计计算满足给定风电可调度性置信度水平的系统最优功率交换水平。定义储能系统可持续运行能力评价指标,并与考虑功率投资成本、能量投资成本和保障系统可持续运行投资成本的综合经济学评价函数进行折中,计算系统最优能量交换水平。最后,以配备蒸汽直冲式双螺杆膨胀发电系统的风电场为例进行说明。     

基于风险-收益分析的用户侧储能容量经济配置研究

针对用户侧储能经济容量优化配置问题,充分考虑用户侧储能可参与并获利的市场以及可能面临的风险,构建了基于投资组合理论的储能两阶段经济优化配置模型。第一阶段以储能应用的效益和风险值最优为目标,利用投资组合理论决定储能各时段在不同市场中的容量优化分配。第二阶段以储能净效益最大为目标确定储能最优经济配置容量,由计及储能实际运行寿命测算的全寿命周期成本及运行效益决定。通过对多种情景进行对比分析,结果表明,所提模型在保证储能配置效益的同时有效减小了储能应用可能面临的风险,为用户侧储能经济容量优化配置及运行提供了一定的参考。     

自治型微电网群多元复合储能系统容量配置方法

针对自治型微电网(简称微网)群及其子微网能够离网运行,且能在极端条件下保持稳定运行的特点,分析了微网群和子微网中累计的不平衡能量在子微网最大允许连续离网运行时间、微网群最大允许连续离网运行时间、极端条件下系统期望稳定运行时间下的变化特性.考虑能量型储能系统补充最大能量缺额和吸收最大的过剩能量、功率型储能系统平抑最大功率波动,提出了微网群主储能系统和子微网储能系统中不同类型储能系统的容量配置方法.对于给定的最大允许连续离网运行时间和极端条件下系统期望稳定运行时间指标,所述方法可计算微网群最小的储能系统容量,且不需要进行大量的时域仿真,针对性强,简单易行.方法应用于广西涠洲岛微网群示范工程设计,通过计算负载失电概率证明了容量配置能够满足系统可靠性要求,验证了该方法的有效性和正确性.