考虑输出波动的风电-抽蓄联合日前优化运行

基于风电场及抽水蓄能电站的运行特性,建立了考虑输出波动的风电-抽水蓄能联合优化运行的模型。以风电-抽水蓄能联合体输出功率最平滑为目标,引入上水库库容日循环约束和抽水蓄能机组最大启停次数约束。基于风电场4种典型风电参数设计了算例系统,采用改进的粒子群算法进行优化求解,仿真结果表明:风电场与抽水蓄能电站联合运行不但能够降低风电波动性对电网运行的影响,提高电网消纳风电的能力,而且还能够对联合输出功率起到平滑作用。     

风蓄联合系统的抽水蓄能容量优化

为了提高风蓄联合系统内风电场运行的经济性,有必要对抽水蓄能进行容量优化。首先计及风电特性给出了风蓄联合运行策略,以减小风电随机性对电网稳定性的影响;其次,给出了计算风电并网功率的数学模型,可作为调度员拟定发电计划的依据;以联合系统的安装和运行维护总成本最低为目标,结合机会约束规划理论建立了抽水蓄能容量优化模型,并采用混沌粒子群优化算法进行求解。算例分析表明了该方法的合理性。     

抽水蓄能助力风光稳定外送的最佳配置策略

跨区域、大规模的新能源电力输送是应对国内风光资源与负荷中心逆向分布特点与实现碳中和的必然要求,而风光出力固有的随机性、间歇性和波动性给新能源打捆稳定输送带来了挑战。水电具有的“电源+储能”的双重身份为平抑新能源波动、提升-风-光-水混合能源系统灵活性,以及促进新能源打捆外送提供了解决思路。以抽水蓄能为例,针对风-光-抽水蓄能混合能源系统,提出一种计及抽水蓄能电站运行功率约束、库容约束、进出水量约束的容量配置优化方法,旨在量化抽水蓄能对新能源打捆外送的助力效果,即确定单位抽水蓄能可支撑的新能源外送容量,构建并求解以最小化抽水蓄能投资成本为目标且满足各典型运行场景的容量规划模型。     

含风电电力系统中复合储能系统容量优化方法

大规模风电并网会严重影响电力系统的稳定运行及安全。分析了不同种类储能系统特性的情况,提出在系统内配置由超级电容器、电池储能以及抽水蓄能构成的复合储能系统,充分利用电池和超级电容器充放电较迅速的特点以平抑风电功率波动,利用抽水蓄能机组调节容量大的特点进行削峰填谷,以获得最小系统总成本为目标,对该复合储能系统的配置容量进行优化。以改进的IEEE RTS-96系统为例,并基于国内某风电场的历史出力数据,进行了仿真计算分析。仿真结果验证了该复合储能模型及其容量优化方法的有效性,在一定程度上提高了风电的渗透率以及系统的运行经济性。     

抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度

<正>考虑峰谷分时电价政策和减少弃风等各方面的因素,并充分发挥抽水蓄能电站的调峰填谷作用,分析了抽水蓄能电站与风电场联合调峰优化调度的运行模式,提出了风水联合体申报计划出力的新模式。该模式基于火电机组出力曲线、风功率曲线和电网负荷特性,以风电-抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,计及抽水蓄能电站的库容、抽水发电、黑启动电源预留水量和旋转备用等约束,建立1天96个时段的混合整数规划模型,分析了抽水蓄能电站配合风电场对综合效益和电网稳定性的影响。算例分析表明,抽水蓄能电站配合风电场联合运行可以提高风电场的效益并减少弃风,起到调峰填谷的作用,并降低电力系统调度计划的不确定性。     

考虑多类型水电协调的风光电站容量优化配置方法

为减少风光出力波动性造成的弃风、弃光,利用梯级水电和抽水蓄能等不同类型水电之间的调蓄特性,提出一种多类型水电协调参与风光消纳的联合运行策略。考虑多类型水电站出力、水库库容和联络线传输功率等约束,以风光电站投资建设成本、系统运行维护成本及购电成本最小和风光发电占负荷需求比例最大为目标,建立一种多类型水电协调的风光电站容量优化配置模型,采用基于极限学习机的粒子群算法(ELM-PSO)对模型进行求解。以青海某地区为例,通过仿真分析,得出综合考虑系统经济性和风光发电占负荷需求比例最优的容量配置方案,验证了所提策略和所建模型的可行性及有效性。     

面向新能源消纳的新型电力系统优化运行策略

通过传统发电机输出功率定义有功功率流动系数,对风电场-抽水蓄能站进行统一调度,由该系数与风电场输出功率比值来决定风电的功率消纳策略。以传统发电机输出功率波动最小作为目标函数,建立跟随电网负荷变化的抽水蓄能站发电优化调度模型,采用改进的非洲野狗算法对系统进行优化,并在算法中加入动态迭代步长,旨在算法前期加快迭代速度、在算法后期增强计算精度。仿真结果证实了所提优化运行策略在系统运行中的有效性与可行性。     

含风力-抽蓄发电的电力系统经济运行方式优化

为解决并网风电系统的调峰难题,减少弃风,增加电网消纳风电容量,采用抽水蓄能系统（pumped hydro system,PHS）储存弃风.从系统中各电源的特性出发,构建了含风力-抽蓄发电的电力系统数学模型,在满足系统需求和各类电源的技术特性下,以整个系统的运行成本最小为目标函数,采用实数编码的遗传算法进行仿真计算.结果表明：采用PHS不但能够减少弃风,而且在弃风时PHS获得的经济效益较没有弃风时获得的经济效益更好.综合各影响因素和评价指标的分析,得出了PHS在系统中的最优容量,对更好地利用风电及优化资源配置有一定指导意义.     

计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法

研究适用于风电大规模接入系统的抽水蓄能-风电联合运行优化调度方法对于系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。结合风电场及抽水蓄能电站的运行特性,提出了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度方法。利用风险约束理论来描述风电出力的不确定性,将抽水蓄能作为一种平抑风电出力波动性的手段纳入到调度体系之中,以此为基础,研究构建了一种计及风电出力不确定性的抽水蓄能-风电联合优化调度模型,并提出了一种基于改进离散粒子群算法的模型求解方法。基于10机算例的仿真验证了所提方法的正确性和有效性,结果表明,与传统调度方法相比,该方法可以有效提升系统的经济效益。     

促进新能源消纳的风-光-抽水蓄能联合调度优化研究

"30·60"双碳目标背景下,可再生能源装机规模迅速扩大,高质量发电并网成为可再生能源发展面临的重要挑战.基于此,建立基于风电、光伏、抽水蓄能运行特性的联合调度优化模型.首先,考虑区域分布式风电、光伏发电利用率最高,以弃风弃光率最小为目标函数,以风电、光伏、抽蓄系统出力、能量平衡等为约束条件构建风-光-抽水蓄能联合调度...     

风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制

针对单个变速抽蓄调频容量不足和风电场调频后转子转速恢复容易引发频率二次跌落的问题,提出一种风电场与多分布式变速抽水蓄能协同调频控制策略。首先,当电网发生频率事件时,该策略根据风电场风速和区域内多分布式变速抽水蓄能可调节容量对电网频率提供支撑。然后,针对风电调频后转子转速恢复过程容易引发系统频率二次跌落的问题,在风电转子转速恢复时通过多分布式变速抽蓄提供功率支撑来缓解系统频率二次跌落。最后,以含风电场与分布式变速抽蓄的四机两区域系统为例,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略相比风电场和多分布式变速抽水蓄能独立调频对于系统具有更好的调频效果。     

利用小抽蓄提高微电网风电消纳能力的可行性研究

针对新能源微网系统中风电消纳能力不足,文章将小抽蓄作为储能系统与新能源微网系统组成风抽蓄联合发电系统,有效促进风电的充分消纳、提高微电网的电能质量和提升微电网运行的经济性.构建了风电-小抽蓄联合系统,然后建立了包括各项成本和效益的综合经济效益计算模型,以最大年综合效益选择最优小抽蓄配置方案,优化调度风电和小抽蓄资源,计...     

Optimum scheduling of micro grid connected wind-pumped storage hydro plant in a frequency based pricing environment

This paper presents a new formulation to maximize the operational profit of a micro grid connected hybrid system having wind farm and pumped storage unit for a day ahead electricity market in a frequency based pricing environment. Under frequency based pricing mechanism in India, the pricing for energy exchange is adaptive as per Availability Based Tariff (ABT) rate structure and the payment for deviation from schedule, i.e. Unscheduled Interchange (UI) charge is inversely proportional to the prevailing grid frequency. In this work, a small power system is considered as micro grid and it is expected that the hybrid system connected with the micro grid has a role to play to maintain the micro grid frequency. The pump storage hydro plant is operated to serve the dual role of minimizing the UI flow and maximizing the system economy by participating in frequency control based on energy price. The uncertainties in wind power prediction and loads are considered. The optimum operating schedule of PSH unit in coordination with wind farm is investigated. The optimization is performed by utilizing the water storage availability of pump storage hydro unit. An optimization algorithm is proposed and solved using Artificial Bee Colony algorithm. The solution of the proposed approach gives the strategies to be followed by the hybrid system to operate its pump storage unit. The effect of the initial storage water volume on the performance of the hybrid system has also been investigated. It reveals that the PSH units would not operate simply to compensate for the short fall or the surplus generation of the wind units in a frequency based pricing system. Rather, the pump storage units should take the advantage of the low price periods to maximize the profit of the hybrid system. The hourly energy management scenarios of the hybrid system with the micro grid are reported and the numerical case studies on PSH plant scheduling demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

基于分布鲁棒的风-氢混合系统氢储能容量优化配置

氢储能系统受地理、气候条件限制较小,在构建面向高比例新能源电力系统的风-储混合系统中极具发展潜力.然而,由于风电场的出力具有不确定性,氢储能系统需要在储能、释能、热备用等工况下频繁切换,内部热能供需平衡也呈现出不确定性,进而影响其响应速度甚至实际可用容量.为此,设计了考虑热平衡的风-氢混合系统,构建了考虑电解槽、燃料电池间歇工作模式热平衡的氢储能系统模型;在此基础上,综合考虑风电场功率的不确定性和氢储能系统的投资成本,提出了考虑热平衡不确定性的风-氢混合系统氢储能容量优化配置方法.采用分布鲁棒方法对风电场功率的不确定性进行建模,并将其转化为一组线性风险机会约束进行求解.基于实际风电场数据构建算例,对所提模型和方法进行验证和分析.结果 表明,氢储能系统中电解槽和燃料电池的散热系数对系统实际可用容量具有重要的影响,在风-氢混合系统的氢储能容量配置中考虑热平衡约束可以有效提升氢储能系统的实际可用容量和混合系统的经济性.     

风电场中储能装置的容量优化

储能技术的发展为风电的大规模并网后造成的电能质量问题提供了有效解决方法。合理的储能设备容量不仅能够提高储能设备的利用效率,也能平滑风电输出,改善电能质量。本文考虑计及储能设备减少旋转备用容量的风电场经济效益及功率波动的平衡性,采用多目标粒子群算法进行风电场储能装置的容量优化,以Pareto最优解集的形式表示储能设备带来的风电场经济性与稳定性多目标的兼顾。并通过某地的风电场典型日出力情况作为仿真实例,验证优化所得结果的有效性,可为风电场的储能装置容量选择提供实用的参考方案。     

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。     

Battery energy storage technology for power systems—An overview

The penetration of renewable sources (particularly wind power) in to the power system network has been increasing in the recent years. As a result of this, there have been serious concerns over reliable and satisfactory operation of the power systems. One of the solutions being proposed to improve the reliability and performance of these systems is to integrate energy storage devices into the power system network. Further, in the present deregulated markets these storage devices could also be used to increase the profit margins of wind farm owners and even provide arbitrage. This paper discusses the present status of battery energy storage technology and methods of assessing their economic viability and impact on power system operation. Further, a discussion on the role of battery storage systems of electric hybrid vehicles in power system storage technologies had been made. Finally, the paper suggests a likely future outlook for the battery technologies and the electric hybrid vehicles in the context of power system applications.     

计及碳收益的风电场混合储能容量优化配置

风电场输出功率波动剧烈,直接并网会影响电力系统的安全稳定运行,需要配置储能平滑风电功率使其满足并网要求。为克服滑动平均法追随性差而导致储能配置容量较大的问题,提出分级滑动平均法用于确定风电功率平滑目标;采用Butterworth低通滤波对风电功率偏移量进行分解,将低频分量和高频分量分别作为锂电池储能和飞轮储能的参考功率;考虑储能初始投资及置换等成本以及售电收益、碳交易收益,建立风电场混合储能容量优化配置模型,并采用自适应混沌粒子群优化算法进行求解;利用某48MW风电场的运行数据进行仿真验证。仿真结果表明：分级滑动平均法更适用于确定风电功率平滑目标,锂电池与飞轮混合储能有利于提高风储系统全生命周期的净收益。     

考虑峰谷电价的风电－抽水蓄能联合系统能量转化效益研究

建立了考虑峰谷电价的风电-抽水蓄能联合系统和能量转化效益的定量评估模型,研究了风蓄联合系统中抽水蓄能电站对风电移峰填谷的影响,仿真算例验证了所建立模型的有效性。结果表明：在峰谷电价政策下,风蓄联合系统可将低谷时段的廉价电能转化为高峰时段的珍贵电能,取得良好的经济效益;同时还能有效地平滑风电场输出功率,降低并网风电的波动性。     

用于提高风电场运行效益的电池储能配置优化模型

为风电场配置电池储能系统(BESS)可以有效提高风电接纳能力,增加风电场运行效益。首先,提出一种考虑网架结构的BESS配置双层优化模型。外层模型计及系统安全约束,以风储联合系统相较风电场单独运行的效益增加量最大化为目标,确定BESS最优配置节点、功率、容量;内层模型以风储联合运行效益最大化为目标,以发电机组、风电场、BESS出力为决策变量,考虑功率平衡、旋转备用以及储能系统功率、容量等约束。其次,提出基于改进帝国竞争算法(ICA)的数值优化算法求解该模型。最后,在改进IEEE 118节点系统中验证了所提模型的有效性。结果分析表明:该模型得到的BESS最佳配置方案可有效增加风电场运行效益,随着其投资成本降低或并网电价提高,风储联合运行效益增加量与弃风改善情况均呈增大趋势,且合理设定BESS初始荷电状态可以进一步提高风储联合运行效益;改进ICA相较ICA在保证收敛性的前提下可以有效提高计算速度。