Capacity allocation and optimization strategy of an energy storage system based on an improved quantum genetic algorithm

针对用于电网削峰填谷的储能系统容量配置经济性不足的问题,本文提出一种基于改进型量子遗传算法的储能系统容量经济性评估方法。首先,建立储能系统削峰填谷的数学模型,并在综合考虑充放电、荷电状态及潮流平衡等约束下进行储能系统的容量配置,在此基础上,采用内点法将约束问题转化为非约束问题进行求解,随后,应用改进型量子遗传算法优化储能系统容量配置方案,以缩短运算周期、提高算法计算效率与全局寻优能力,并使储能系统经济性成本最低。最后,通过算例证明了在约束条件下,所提方法使储能系统在满足对日负荷削峰填谷的前提下,实现最优经济成本的容量配置,为储能系统容量配置提供了有效参考。     

光储充一体化电站优化策略研究

光储充一体化电站利用光伏和储能平衡电动汽车充电负荷,有效降低大规模电动汽车对电网资源的占用。本文针对光储充一体化电站的规划需求,建立了光伏、基于寿命预测的储能模型,以最大化光储充一体化电站的净收益为目标,以设备运行和功率平衡为约束,建立了光储充一体化电站设备优化配置模型,并采用遗传算法进行求解,最后通过某光储充一体化能源站为研究对象验证该方法的有效性。     

Economic evaluation of fast charging electric vehicle station with second-use batteries energy storage system

由于电动汽车快速充电站大功率快速充电的特性会对电网的稳定造成冲击,因此考虑在电动车快速充电站中配置电池储能系统（BESS）,对充电站负荷进行削峰填谷,从而减少充电站变压器配置容量、缓解大功率快速充电对电网的不利影响。考虑到目前我国大量退役动力电池亟待回收利用的现状,结合梯次利用电池储能系统,建立了基于电动汽车快速充电站整体成本与收益的经济性评估模型,以快速充电站年净收益最大为目标函数,采用改进的遗传算法对模型优化求解。结合算例对快速充电站不配置储能、配置常规电池储能和配置梯次电池储能等不同情况进行了经济性评估,并综合考虑经济性与储能削减负荷的效果,确定了梯次电池储能系统最优容量配置方案。     

改善光伏高渗透率配电网电压水平的储能电池最优容量配置方法

针对高渗透率分布式光伏电源接入配电网后引起系统节点电压越限致使电能质量失优这一问题,提出一种基于用户侧储能电池改善配电网电压水平优化模型并最终获得储能电池最优容量的优化配置方法。该方法考虑储能电池参与配电网电压调节运行,以改善节点电压水平为目标,以储能电池充电功率限值及系统功率平衡为约束,通过遗传算法寻优,获得储能电池的最优充电功率值,进而可确定储能电池的最优配置容量。仿真算例表明该方法可有效地使系统中各节点电压的越限情况得到良好改善,同时可实现对储能电池容量的最优配置。     

基于非合作博弈的微网混合储能容量配置方法

并网型微电网的混合储能容量配置方法一般仅考虑其经济性,难以解决微电网联络线功率波动问题,会对电网产生不利影响.为了权衡混合储能的经济性与联络线功率波动平抑效果,提出了基于非合作博弈的混合储能容量优化配置方法.首先,以混合储能和联络线作为参与者,建立非合作博弈模型;其次,引入入侵杂草算法中繁殖机制和变异算子改进遗传算法,...     

基于Copula理论的电动汽车光伏充电站储能配置

基于Copula理论,选取Gumbel-Copula和Clayton-Copula构建混合Copula函数来描述光伏出力和电动汽车充电负荷的相关性,在两者联合出力概率密度函数基础上模拟充电站的年净负荷量。在波动率、置信度等条件的约束下,建立以集成充电站年运行成本最小为目标函数的储能配置模型。采用基于差分进化策略的改进入侵杂草优化算法对实例进行计算。结果表明,考虑相关性的配置模型能以较小储能容量和运行成本满足约束条件的要求,同时相比于单一蓄电池配置方案,混合储能配置方案能减缓电池折旧,更有益于提高经济性。     

基于能量缺失率的并网风电场储能容量优化方法

为平滑风电场输出功率、减少系统振荡,在风电接入时引入储能装置是有效解决方案。文章建立蓄电池的数学模型,以储能装置的全寿命周期成本为目标函数,以风电场发电系统可靠安全运行的限制条件为约束,运用粒子群算法优化配置储能装置容量。最后,通过实际算例验证优化配置算法的有效性与经济性。     

基于亨利气体溶解度优化算法的电动汽车二阶段优化调度方法

针对如何有效管理电动汽车充电负荷,优化电动汽车充电调度以减少充电时间和能量消耗的问题,提出了一种基于亨利气体溶解度优化算法的电动汽车二阶段优化调度方法。第1阶段通过整数线性规划以各电动汽车能量消耗最少到达有充电空位的充电站为目标,将最适宜的充电站分配给电动汽车;第2阶段以充电站运营商日充电总费用最小为目标,考虑电动汽车充电率、能量需求和荷电状态等约束,基于亨利气体溶解度优化算法最大限度地降低充电站运营商的日充电总费用。最后,通过仿真实验将所提方法与粒子群优化算法、遗传算法等进行对比,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于极端天气情况的风-储系统平抑控制策略

提出了一种储能系统的功率控制方法,实现了极端天气情况下风电场出力波动的快速平抑.该控制框架融合了机器学习算法与模型预测控制方法,由基于在线序贯极限学习机的神经网络模型预测优化时域范围的风电功率,储能的充放电功率指令通过MPC进行滚动优化,保证储能系统的运行约束得到满足.仿真实验表明该方法能够实现储能系统的快速充、放电管...     

基于贪婪算法的分布式储能系统容量优化配置方法北大核心CSCD

分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)对电力系统调峰至关重要,其选址和容量配置一直是业内研究热点,然而DESS规划配置方面依然存在经济技术分析不够全面和计算复杂度较高的问题。基于此,本文提出了一种基于贪婪算法的分布式储能系统容量优化配置方法。首先建立了全面的DESS经济模型和运行约束模型,相对传统仅考虑投资成本和运行成本的缺陷,增加了储能运行调度带来的经济效益;然后通过功率损耗灵敏度(power loss sensitivity,PLS)进行选址,可降低寻址问题的维度并提高优化效率;接着利用贪婪算法将DESS划分为诸多单元分别优化,并将每个单元的决策过程简化为简单模型,可显著提高求解效率;为验证所提方法的有效性,本文以浙江嘉兴市某小区负荷数据为例,在MATLAB R2015b中进行仿真分析。结果表明:①相比遗传算法,本文算法仅能得到局部最优解,获得的经济效益略低,但差距不大,可显著提高计算效率;②相比于整体优化,其优化结果相同,但不涉及网损等成本计算,计算效率进一步提高。     

DESIGN OF HYBRID-PHOTOVOLTAIC POWER GENERATOR, WITH OPTIMIZATION OF ENERGY MANAGEMENT

A methodology is developed for calculating the correct size of a photovoltaic (PV)-hybrid system and for optimizing its management. The power for the hybrid system comes from PV panels and an engine-generator – that is, a gasoline or diesel engine driving an electrical generator. The combined system is a stand-alone or autonomous system, in the sense that no third energy source is brought in to meet the load. Two parameters were used to characterize the role of the engine-generator: denoted SDM and SAR, they are, respectively, the battery charge threshold at which it is started up, and the storage capacity threshold at which it is stopped, both expressed as a percentage of the nominal battery storage capacity. The methodology developed is applied to designing a PV-hybrid system operating in Corsica, as a case study. Various sizing configurations were simulated, and the optimal configuration that meets the autonomy constraint (no loss of load) was determined, by minimizing of the energy cost. The influence of the battery storage capacity on the solar contribution is also studied. The smallest energy cost per kWh was obtained for a system characterized by an SDM=30% and an SAR=70%. A study on the effects of component lifetimes on the economics of PV-hybrid and PV stand-alone systems has shown that battery size can be reduced by a factor of two in PV-hybrid systems, as compared to PV stand-alone systems.     

千瓦级小型液压式波浪能装置能量转换系统研究

针对小型海洋观测仪器用电需求,研究高效、可靠的小型液压式波浪能装置能量转换系统。在实验室建立一套3 kW的液压式波浪能能量转换系统,进行不同电阻负载、不同蓄能体积以及不同控制策略的液压系统试验,获得PTO效率曲线及各发电过程的特性曲线,详细分析不同控制策略的能量转换特性,得到PTO效率随阻值的增大趋于平稳、蓄能体积基本不影响PTO转换效率的结论,验证有蓄能器无控制器型直冲式能量转换系统的可行性。     

储能型开关升压光伏并网逆变器的研究

以光伏发电并网系统为研究对象,提出一种新型储能型开关升压并网变换器。通过建立小信号模型,对系统中的储能型开关升压网络进行分析,该系统共包含3个功率单元：光伏组件、储能型开关升压网络和并网逆变器。为最大程度地利用太阳电池能量,利用扰动观测法对最大功率点进行跟踪。同时建立能量管理策略,对3个功率单元的能量流动进行控制,可提高能量利用率、增强系统的稳定性。仿真和实验验证了该拓扑结构的优越性以及储能策略的可行性。     

基于KF-MPC的光储系统双调节反馈优化控制方法

利用储能技术能够有效平抑光伏功率波动,提高光伏输出功率的稳定性。该文提出一种基于卡尔曼滤波-模型预测控制(KF-MPC)的光储系统双调节反馈优化控制方法,即将卡尔曼滤波和模型预测控制相结合,采用双调节反馈控制实现光储系统的优化控制。在卡尔曼滤波器中引入滤波调节因子,通过自适应调节卡尔曼滤波增益使储能系统在不同工况下有效平抑光伏功率波动。在模型预测控制器中以储能出力最小、荷电状态最优以及光伏波动率最低为目标,通过模型预测控制滚动优化得到储能系统最优出力和最佳荷电状态。通过对某光储电站实际运行数据分析可知,该文所提出的控制策略在平抑光伏功率波动的同时还可有效延长储能系统使用寿命,具有工程应用前景。     

基于KL散度的储能电站分布鲁棒规划方法

电化学储能的循环寿命受到充放电次数和放电深度的影响,为了更加准确地在新能源电力系统中规划储能电站,提出基于Kullback-Leibler(KL)散度的储能电站分布鲁棒规划方法.根据电化学储能循环寿命的幂函数,建立基于等效全循环次数的储能电站寿命模型,考虑储能电站寿命模型约束和系统运行约束,以储能电站的全寿命周期成本和...     

基于多储能技术经济性比较的可再生能源发电系统多目标容量优化

研究基于蓄电池、熔盐储热、抽水蓄能及储氢技术经济性比较的可再生能源发电系统多目标容量优化。该容量优化模型以最小化平准化度电成本及失负荷率为目标,应用4种代表性多目标进化算法进行求解。提出基于超体积的多目标算法综合评价指标,此外考虑了储能运行特性及资源不确定性提高仿真计算的准确性。算法性能比较结果表明,非劣排序遗传算法的平均排序等级为1.6,其具有最优的综合性能;储能的定量技术经济性比较结果表明,不同可靠性条件下熔盐储热系统的经济性均为最优;不同负荷曲线及不同资源水平的敏感性分析验证了储能经济性比较结果的有效性。     

基于自适应VMD的混合储能容量优化配置研究

针对用户用电需求和可再生能源发电情况,提出一种由重力势能储能、蓄电池和超级电容组成的混合储能系统,建立其数学模型.针对其不同的特性,提出基于自适应变分模态分解的混合储能系统容量优化配置策略,对混合储能容量优化配置模型求解.以某风光互补电站典型日功率数据为例,对最佳储能系统的分解尺度K和高中、中低频分界点及其对应的储能配...     

并网型飞轮储能系统金属转子结构优化设计

太阳能和风力发电具有间歇性,经常需要储能系统来平衡其对电网的影响。飞轮储能系统具有响应速度快和功率密度高等优势,可用来解决上述大规模可再生发电系统并网问题。储能密度是衡量飞轮储能系统性能的一项重要指标。该文提出一种在不改变储能总量、转速和转子直径的前提下,仅通过改变金属转子结构来降低转子质量,进而提高系统储能密度的方法。首先应用上述方法把等厚度金属转子设计成厚度沿转子半径而变化的变厚度结构,然后使用有限元分析软件ANSYS Workbench中的Response Surface Optimization模块对得到的转子结构进行优化。仿真结果表明:结构优化后的转子与原转子相比,质量降低16.88%,系统储能密度提高20.40%。     

基于二阶滤波的混合储能系统能量管理控制策略

针对由超级电容器与蓄电池储能构成的混合储能系统,提出一种基于改进型二阶滤波功率分配的荷电状态（state of charge,SOC）恢复控制策略。首先,分析传统一阶低通滤波算法的功率分配过程,构造具有功率误差反馈环的二阶滤波传递函数,消除传统一阶低通滤波器在响应高频功率指令时的积分作用,改善混合储能系统对目标功率指令的跟踪控制效果。然后,以归一化后的混合储能系统SOC为控制指标,制定滤波时间常数新型调整规则,动态优化混合储能系统功率分配指令。仿真结果表明,该控制策略可有效平抑风电并网功率波动,最大化利用超级电容储能可用容量,同时延长蓄电池使用寿命。     

基于VMD的混合储能容量优化配置

针对光伏发电输出功率的波动性以及混合储能容量优化,以光储联合的发电系统为研究对象,提出一种基于变分模态分解(VMD)的混合储能容量优化配置策略.该策略采用VMD对光伏输出功率进行处理,利用欧氏距离方法将相关模态和非相关模态进行区分,利用滑动平均法提取非相关模态中的持续分量信号,将其与相关模态进行重构作为满足国家标准的并...