风光储联合系统输出功率滚动优化与实时控制

为改善风光储联合系统输出特性和降低储能电站功率补偿压力,提出了一种在线滚动优化和有功实时控制相结合的协调优化控制方法。在线滚动优化建立了联合系统总的平均有功功率偏差最小、储能电站充放电次数最少和优化末段储能电站剩余电量最大的优化模型,通过非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法求解,给出风/光/储分钟级的计划出力曲线。有功实时控制实现风/光计划出力微调和储能电站实时控制,风/光计划出力微调模块根据实时风速和光照等信息,平衡计划超额;储能电站动态给出功率上限,提高了应对风/光爬坡的能力。仿真算例表明,所提控制方法使储能电站在较低的充放电次数下,与风/光配合协调控制,降低风光储联合系统平均有功偏差,改善联合系统跟踪计划出力的能力。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略EI北大核心CSCD

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

光储系统参与实时能量-调频市场的运行策略

由于光伏出力和电力市场价格存在不确定性,现有研究常采用基于概率场景的随机优化方法,但准确的光伏发电和电力市场价格概率密度函数较难获取,且可能由于难以满足投标功率而受到惩罚。为此,提出了基于鲁棒模型预测控制的运行策略。以光储系统在能量和调频市场的联合收益最大为目标函数,计及光伏发电的出力约束和储能的充放电约束、功率约束、电量约束,考虑光伏出力和实时市场价格的不确定性,建立了多时步双层鲁棒优化模型。利用对偶理论将该模型转化为一个混合整数线性规划模型,并采用CPLEX求解该模型。最后,利用实际光伏和储能数据及ERCOT电价数据验证了所提运行策略的有效性。     

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automatic generation control,?AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。     

园区光储多场景协同优化运行策略

光伏园区配备储能可以减小光伏出力的波动性并提高光伏消纳率,除此之外储能的裕量还可以同时参与其他的应用场景,提升光储系统运行经济性。为此以园区光储运营商的收益最大为目标,以光储功率和负荷侧功率为约束条件,提出了储能同时参与3种应用场景,即平抑波动、能量时移、调频市场时的协同优化策略。研究了市场价格因素对于收益、支出和弃光率的影响程度以及对策略倾斜度的影响。算例分析表明,所提协同优化策略可在提高园区光储运营商收益的前提下减小园内用户的支出并提高光伏消纳率,为运营商在面对市场波动的决策处理时提供了理论依据,进而推动光储园区建设的发展。     

考虑调频需求及风光出力不确定性的储能系统参与能量-调频市场运行策略

随着新型电力系统中可再生能源渗透率的提高，储能将成为系统中的重要组成部分。研究了独立储能在现货市场下的优化运行问题，提出了一种储能以租赁或共享的形式为风电、光伏电站提供平衡服务并参与能量–调频市场的运行策略。考虑市场调频需求及风电、光伏出力的不确定性对储能系统运行策略制定的影响，基于场景随机微分法生成具有时序相关性的调频需求及风光不确定性场景集，并建立储能参与市场的两阶段随机优化模型，以验证所提出的不确定性刻画方法及储能运行策略的有效性和经济性。采用实际风电、光伏出力以及PJM市场价格、调频信号等历史数据进行仿真验证，结果表明考虑调频需求不确定性的影响能够提升制定储能运行方案的实际可执行度，同时可为风电、光伏电站提供平衡服务，从而提升储能的总收益水平。     

考虑多时段并网点电压控制的光储容量匹配及优化运行

在主动管理模式下,通过在光伏并网点配置储能系统可平滑光伏出力,并使其主动参与配电网调度。运用扩展QV节点对光储并网点运行特性进行合理描述,提出一种综合考虑源荷峰谷特性多时段设定光储并网点运行电压的方法。考虑系统运行约束、储能系统运行约束和容量配置约束,从全天关口电量以及储能配置容量两方面构建光储联合系统储能容量匹配多目标优化模型,求取Pareto最优解集,从而为储能容量配置及运行策略提供决策依据。IEEE33节点配电网算例表明,所提方法能够灵活实现储能容量的优化配置,相应的运行策略下储能系统的运行状态均在合理有效区间内,对比表明所提运行策略在提高电压质量、减少储能配置容量及降低全天网损电量方面具有显著效果,验证了多时段并网点电压设定方法及优化模型的合理性和有效性。     

计及光热发电特性的光-风-火虚拟电厂双阶段优化调度

风电机组出力的间歇性和波动性导致风-火虚拟电厂的实际出力偏离其日前申报值。考虑到配置储热装置的光热电站出力可控的特点,将其聚合到风-火虚拟电厂中一同参与申报出力,建立计及光热发电特性的光-风-火虚拟电厂双阶段优化调度模型。以日前调度结果作为虚拟电厂申报出力,在实时调度中参与辅助平衡市场,通过改变光热电站的储热量来修正其输出功率,并采用收缩空间的和声搜索算法求解模型。仿真结果表明,光-风-火虚拟电厂可协调各单元出力,能够有效降低申报偏差,从而获得更高的运行收益,光热电站配置更大的储热容量,能够增强其调节能力,虚拟电厂可获得更高的经济效益。     

基于剩余需求曲线的风电-储能一体化电站投标决策方法

针对风电-储能一体化电站（简称风储电站）在日前电能量和备用市场中同时作为价格决定者的投标问题，提出了一种基于剩余需求曲线的电量-备用联合投标决策方法。首先，考虑储能系统运行约束以及电能量-备用市场的耦合关系，在风储电站日前投标范围内生成电量-备用的可行投标组合，基于神经网络预测计算对应的市场出清电价，提出了电能量和备用市场中剩余需求曲线的联合建模方法。然后，建立了用于开展日前电量-备用联合投标的随机优化决策模型，以风储电站收益期望最大为目标调整储能系统的日前出力计划和备用容量，同时考虑实时市场的不确定性，通过调用储能系统的备用容量降低风储电站的实时偏差惩罚。最后，通过算例仿真验证了所提投标决策方法的有效性。     

计及实时电量交易的售电公司日偏差电量考核优化模型

启动现货市场的目的是建立电力中长期交易和现货交易相结合的市场化电力电量平衡机制,而在市场运营机制不完善的建设初期,以日为结算期的短期考核机制有利于市场公平交易,稳定现货市场中的电力电量波动。为了更直观地体现短期偏差电量考核对售电公司收益及经营策略的影响,构建了计及日偏差电量考核机制的售电公司日前市场收益模型。基于实时市场购电和与储能电站电量交易,建立了以售电公司收益最大化为目标的日偏差电量考核优化模型。基于广东省2017年交易数据模拟典型日现货交易和实际用电情况,对比分析模型优化效果,并对统一出清价和单位考核成本及与储能电站的交易电价、正、负偏差量进行了敏感性分析。结果表明：该优化策略可明显提高售电公司收益;统一出清价、单位考核成本和向储能电站购电电价对额外成本影响最大,向储能电站售电电价对额外收益影响最大,正、负偏差量对售电公司整体收益影响最大。     

基于储能成本收益评估的小型光储系统实时经济运行方法

随着分布式家庭光伏系统等小型光储系统应用越来越广泛,其经济运行成为一项重要课题。针对家庭等小型光储联合系统的优化运行问题,提出了一种实时经济调度方法。该方法以对当前时段的储能制定充放电策略为基础,首先建立了模型对当前时段储能的充电成本和下一时段初储能放电收益进行评估,其次依据经济学中边际成本等于边际收益时综合效益最大的原理制定实时经济调度方案。该方法能够在满足家庭光储调度实时性的同时最大程度上追求经济性,从而较好地消除传统实时经济调度方案中储能充放电行为制定的主观性,提升了实时经济调度的优势。最后通过算例验证了所提方法的有效性。     

储能式充电桩参与电网需求侧响应联合运行优化

储能式充电桩参与电网的联合运行,不但能够减小电网扩容成本,还可以获得参与电网需求侧响应辅助管理服务收益,从而降低充电桩运营成本。为探究需求侧响应中实时定价激励对储能式充电桩经济效益的影响,本文进行储能式充电桩参与电网需求侧响应的联合运行优化能量调度研究。通过考虑电网需求响应实时电价,建立以储能式充电桩参与需求侧响应的经济效益函数模型;以实现经济效函数最大化为目标,建立以储能式充电桩电量和容量约束的充电桩的电网联合运行优化模型;为应用对偶分解方法,将优化模型转化为典型凸优化问题,从而求得储能式充电桩最优化能量调度。基于储能式充电桩实际运行电量、容量和经济性参数进行仿真,仿真结果表明所提出的方法能够实现较快收敛,并且能够获得收益。     

电动公交车光储充电站日运行随机优化策略

针对电动公交车光储充电站的运行优化问题,建立了以充电站的运行成本最小为目标、考虑光伏出力随机性的多场景日前优化模型,在满足充电需求的条件下,实现储能系统的充放电优化调度并给出日内储能初始荷电状态。在实时运行阶段,根据更新的光伏和充电需求的预测,提出了光储充电站的日内滚动优化策略。所建模型考虑了环境温度对电动公交车充电需求的影响。仿真结果验证了所提日前和日内优化策略的有效性,并分析了充电站配置光伏和储能系统的成本效益。     

可再生能源配额制下风光储联合参与现货市场的交易决策

可再生能源配额制与现货市场建设的并行推进引起风电发电商、光伏发电商及储能电站（风光储）联合参与现货市场的交易决策发生变化。通过构建双层交易决策模型,对可再生能源配额制下风光储联合参与日前电能量及调频辅助服务市场的交易决策进行求解分析。模型上层以风光储总利润最大化为目标,同时考虑到风光储的内部调控,求解风光储最优交易策略;下层实现日前电能量和调频辅助服务市场的联合出清及绿色证书市场的清算。通过库恩-塔克（Karush-Kuhn-Tucker,KKT）条件、强对偶定理等方法将双层模型转换为混合整数线性规划问题进行求解。最后,通过算例验证了所提模型的有效性。结果表明：所提框架与模型能够优化风光储报量报价决策;可再生能源配额制的引入丰富了风光储的套利手段,风光储内部调控更加活跃;风光渗透率及配额制考核权重的变化对风光储的交易决策有重要影响。     

储能电站参与能量-调频市场联合调度模式研究

随着电力市场改革的稳步开展以及储能技术的重大突破,储能电站作为交易主体参与电力市场交易机制的研究提上日程,成为进一步深化储能商业化运营亟待解决的重要问题。以美国加州调频补偿机制为应用背景,基于电力系统源-网-荷-储的协同特性以及储能电站的运行和调节特性,考虑储能电站调频容量与调频里程的耦合,构建了储能电站作为交易主体参加能量市场与调频辅助服务市场的联合调度模型。基于改进IEEE 39节点系统的算例对所提模型进行了验证,并对加州模式下,储能电站本身的运行特点及其对系统运行的影响以及储能电站参与能量市场和调频辅助服务市场的利益分配特点等进行了详细分析,对国外储能电站参与电力市场的成熟应用模式的国产化具有较好的启示作用。     

考虑实时调频需求的辅助服务市场机制及调度策略研究

规模化储能参与电网调频,已成为应对可再生能源并网引起频率波动的重要手段。现阶段各电网调频辅助服务基于中长期时间尺度,且日内调频需求容量及价格固定,无法反映实时调频需求波动差异。文章提出一种基于需求紧俏度的调频辅助服务补偿机制,提出可反映实时调频性能的评价模型和指标,用以引导调频资源积极参与电网实时调节;针对性地提出了此市场机制下的火储联合调度策略,以调频成本最小为目标,调频资源技术特征为约束的滚动优化控制策略,实现对各储能参与调频市场的实时经济及性能指标的可测、可控;建立了上述市场机制及控制策略MATLAB/Simulink的仿真模型,结果表明所提市场机制及策略可以将储能日内可用时段变为100%,有效增强电网日内快速调频能力;调频紧缺时段运营商收益增加45.00%,实现多方共赢等。     

双结算模式下风储一体化电站两阶段市场投标调度策略

随着中国电力现货市场建设进程不断加快,风电等新能源参与现货市场竞争已成为趋势,风储一体化电站作为未来风力发电站的一种发展形式,可以通过合理调控实现最大化收益。基于中国电力现货市场初期,双结算模式和偏差考核长期并存的结算规则,综合考量发电商在日前市场的投标收益以及在实时平衡市场的机会收益,建立了考虑储能寿命影响的风储一体化电站参与日前市场投标模型和实时平衡市场滚动自调度模型,以实现现货市场全出清尺度的决策优化。然后,采用随机-鲁棒相结合的建模方法描述日前、实时电价和风电出力的不确定性以优化决策效果。在此基础上,研究了储能寿命模型、鲁棒控制系数和发电预测能力对收益的影响,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法∗

为充分挖掘储能参与系统调峰潜在价值,合理分配风、储、火等系统出力,有效降低系统运行成本,提高 可再生能源消纳水平,提出了一种储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法.为了提高模型泛化能力和预测精度,采用基于集成学习的风电预测方法得到风电场出力曲线.分层优化调度方法的上层优化模型以最小化净负荷波动为目标,对各时段储能电站充放电功率进行优化.下层优化模型以最小化风-火-储联合系统运行成本为目标,基于上层优化模型传递的净负荷曲线,优化求解得到火电机组最优出力和最大调峰收益.