基于电池储能系统的风功率波动平抑策略

为平抑风功率中的分钟级波动,在分析波动概率特性的基础上构建了基于双电池组拓扑结构的风-储混合电站。根据电池技术特性设计了电池储能系统(battery energy storage system,BESS)的在线运行策略,即两组电池分别处于充、放电状态,根据风功率超短期预测结果,交替平抑风功率中的正、负波动分量。一旦任何一组电池到达满充或满放状态,则同时切换两组电池的工作状态。提出基于蒙特卡罗模拟的BESS运行仿真模型,在历史数据的基础上对BESS在典型时段内的运行进行了模拟。基于某风电场实测数据的仿真结果表明,基于双电池组拓扑结构的储能系统可在不显著消耗电池循环寿命的情况下有效平抑风功率中的波动分量。     

风储联合发电系统运行性能研究

构建大规模风储联合并网运行系统,提高风电的可调度性,成为目前研究重点.以风储联合发电系统为研究对象,给出了系统结构图,建立了储能系统数学模型,在此基础上,考虑调度计划制定了储能系统控制策略,实现了风储联合发电系统跟踪计划出力运行模式,并构建了此运行模式下的评价指标,对风储联合发电系统的功率输出特性进行分析.基于实际风电场数据,对配置不同储能容量以及适应不同调度时间窗时系统的输出特性进行分析,为储能系统容量选取提供参考.     

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。     

抽水蓄能电站日调节与周调节方式运行优化模型

提出了抽水蓄能电站的日调节与周调节方式运行优化模型。按电站抽水 — 发电循环效益最大化，满足电力电量平衡条件，满足库容、发电出力及抽水功率等限制条件，建立了基于混合整数线性规划的算法模型，可应用于电源规划的系统运行模拟，优化抽水蓄能电站的运行方式和发电计划;分析了系统发电成本、电站规模、负荷特性等对电站运行的影响。通过计算实例对算法模型的实用性、有效性做了说明。     

区域风电场群储能电站的优化配置及运行策略

风电场群的空间规模效应使其自身具备波动平滑调节能力,由此使得区域风电场群中配置电池储能电站(BESS)具备理论可行性。基于此,分析了区域风电场群配置BESS的运行形态和工作模式,指出当前规模的BESS可参与功率波动平抑和适度的电网调峰。基于构建BESS充放电策略,提出了以运营成本最小为目标的成本优化模型,由此确定风电场群最佳BESS容量配比。同时,利用风功率出力波动的季节性规律差异,探讨BESS在低风电出力季节参与电网调峰的可行性,提出了以实时运行效益最大为目标的BESS运行策略,使其在该目标下根据风电出力季节性差异调整运行模式。利用风电场实际运行数据验证该方法,计算结果表明所提BESS优化运行策略的有效性和可行性。     

基于现代内点法的风储系统多模式优化

由于风电随机性、间歇性等特点,大型风电场并网时会对电网稳定性等诸多方面造成负面影响,通过给风电场配置电池储能系统(BESS)可改善这些问题。针对削峰填谷、功率平滑和功率跟踪3种BESS运行模式,建立了考虑电池寿命和风储系统功率波动约束的优化模型,采用改进后的两阶段现代内点法,根据风电功率预测结果对最优BESS充放电策略进行求解。算法中两阶段求解的引入解决了由表达式不确定的放电能量约束引起的不收敛问题。对风电功率预测结果进行插值后再次优化,相应地改变BESS功率的调整间隔,可限制不同时间级别的风电功率波动。算例结果表明,该算法有很好的收敛性和优化效果,且具有多项式时间复杂性,有利于实现在线实时控制。     

考虑AGC指令随机特性的火-储混合电站二次调频研究

首先,对如何利用电池储能系统(battery energy storage system, BESS)提升火电机组的二次调频能力进行了研究。其次,基于实测自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令,对AGC指令持续时间、间隔时间、调节速率与调节方向的概率特性进行了建模。AGC指令调节方向随机,BESS辅助火电机组二次调频时,将在充放电状态间频繁切换,快速耗尽电池循环寿命。为解决这一问题,将BESS分组接入调频电厂,运行中两组BESS处于不同充放电状态,分别用于响应AGC升指令与降指令,一旦任意一组BESS满充或满放,立即同时切换两组BESS的充、放电状态。然后,采用序贯蒙特卡洛模拟(sequential monte carlo simulation, SMCS)方法对火-储混合电站典型日的运行状况进行了模拟,并在此基础上评估二次调频性能、估算BESS循环寿命损耗。最后,基于某实际调频电厂的仿真实验表明：BESS可显著增加调频机组的二次调频性能,且所提策略能有效减少BESS循环寿命损耗。     

用于提高风电场可调度性的储能系统预测控制策略

大规模储能的应用提高了风电场/群的可调度性,降低了大规模风电并网给电网带来的运行风险。为了充分利用储能系统柔性可控能力来提高风电场的可调度性,文中提出了基于模型预测控制(model prediction control,MPC)风/储集成发电系统滚动调控策略。该策略首先根据风功率预测结果制定风/储集成发电系统期望输出,即调度指令,进而通过滚动优化,在满足储能系统荷电状态、充放电深度等约束的前提下,计算得到下一调度周期内储能系统的控制指令,以保证风/储集成发电系统中风功率与储能系统有功的合成功率输出在最大程度上跟踪调度指令。以东北某风电场实际有功输出数据为基础,计算分析了在配置不同容量储能系统时该方法的控制效果,结果表明利用该方法对储能系统进行控制能够有效的提高风电场的可调度性,在跟踪调度指令的同时保证了集成发电系统合成输出功率的平滑性。     

风光热储互补发电系统容量配置技术研究

针对无常规电源支撑的风光热储互补发电系统,协调规划装机容量对提高发电系统运行经济性和利用率具有重要意义。提出了一种双层优化配置方法,上层以最小度电成本及弃电率为目标,确定系统装机容量;下层以新能源发电消纳最大为目标,解决功率分配问题。通过反复迭代寻优,得到系统容量配置;然后;通过纳什谈判对优化结果进行选择;最后,对甘肃河西地区数据进行仿真分析。结果表明：风光热储互补发电系统最优容量配置下的度电成本为0.3064元/(k W·h);风电场加光伏电站装机容量与光热电站装机容量的最优比为6:1,对比相同装机容量的风光互补发电系统,风光热储互补发电系统具有更高的稳定性。     

电力市场下风电-抽水蓄能混合系统的运行优化

针对风电场与抽水蓄能电站联合运行中可能涉及的发电计划制定及运行优化问题,在风电场功率预测偏差及电价预测模型基础上,通过场景分析以应对风电场出力及电价的不确定性因素,将其划分为日前发电计划制定及运行方式调整的两阶段问题并建立了相应评价模型,在制定发电计划的基础上,通过运行方式调整能一定程度提高风电场及抽水蓄能电站的经济效益,最后通过对一实际算例进行分析,验证了该方法可行有效。     

用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价

针对可再生能源(大型风电场和光伏电站)电站侧蓄电池储能电站(BESS)平抑随机输出功率渡动的功能定位,建立了基于钠硫电池的储能电站动态性能分析与评价模型.根据电网对可再生能源功率输出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了BESS动态充放电控制策略和2种运行优化目标,建立了不同的评价指标,以便从各种角度对BESS的动态效...     

基于风光混合模型的短期功率预测方法研究

准确地预测风力发电及光伏发电的输出功率对提高风光互补供电系统的调度质量具有重要意义。建立了基于BP神经网络的风光混合预测模型,将现有技术中分两次预测的风电功率和光伏功率采用同一个预测模型,同时实现整个区域风电场及光伏电站的输出功率预测,在简化预测方法的同时提高预测准确度。通过某海岛的风电及光伏电站的实际数据验证,计算分析了预测误差。结果表明该方法具有较高的预测精度,对风光混合的功率预测具有一定的学术价值和工程实用价值。     

Optimal Size and Location of Battery Energy Storage Systems for Reducing the Wind Power Curtailments

Both the lack of the downward regulation capacity and the transmission capacity limit have led to considerable wind power curtailments in China. The battery energy storage system (BESS) provides a new solution to reduce the wind power curtailments due to its relatively high energy density and flexible installed location. In this paper, a new bi-level programming model is proposed to optimize the size and location of BESS for reducing the wind curtailments. The revenues of BESS, when it is located either at the wind farm or the load center, are considered comprehensively. Moreover, a numerical optimization algorithm is developed to solve the proposed model. Simulation results demonstrate the validity of the proposed model and developed algorithm. They also reveal that the BESS located at the load center offers more net profit compared to the one located at the wind farm. Subsequently, sensitivity analysis is performed to assess the effect of key parameters on the optimal values of BESS.     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估

风力发电异于常规电源的运行特性,这使得关于它的系统发电充裕度评估技术与传统方法有所不同.在通用风速模型基础之上,综合考虑风机的输出功率特性以及风向的统计分布特性,建立了风电场的发电可靠性评估模型;同时还考虑了多种尾流情况的影响,建立了尾流效应模型;并采用解析技术,在 IEEE 的可靠性测试系统中对不同实验方案下含风电场的系统总体发电充裕度和风电场的容量可信度进行评估.评估结果验证了混合考虑不同情况尾流对发电充裕度的影响程度,以及在计算时选取的风电场容量模型状态数对结果准确性的影响程度和它与系统风电穿透率水平之间的关系;还验证了风况、风场布局和风电穿透率水平等因素对等风电场的容量可信度的影响程度     

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.     

电力市场环境下风电-光热-生物质混合电站鲁棒优化调度模型

以风电场、光热电站、生物质锅炉等组成混合电站并参与到电力市场中,能有效提高整体的运营收益。为解决混合电站参与电力市场运行问题,从混合电站的结构及运行机理出发,提出了电力市场下风电-光热-生物质混合电站鲁棒优化调度模型。该模型以最大化运行利润为目标函数,考虑了混合电站参与电力市场所获收益、并网运行环境效益、弃风弃光惩罚成本、各组成部分运行维护成本、系统运行约束等因素。针对混合电站运行面临的不确定性和由此带来的风险问题,采用鲁棒优化方法处理风电功率、光热功率、负荷及电力市场价格的不确定性,并建立风险量化指标,平衡系统的鲁棒性与经济性,为混合电站运营商提供决策依据。算例分析验证了所提模型和方法的有效性。     

基于相关机会目标规划的风光储联合发电系统储能调度策略

为改善风电、光伏发电出力的不确定性,使风光储联合发电系统具有可调度性,将风电和光伏发电的出力表示为确定性的出力和具有模糊性的误差之和。利用相关机会目标规划方法,以风光储调度出力曲线与计划出力曲线匹配程度最大,储能电池充放电功率最平缓和储能电池可持续工作性最佳为目标,建立了风光储联合发电系统储能调度模型。利用将模糊模拟、神经网络与改进粒子群算法嵌套结合形成新型混合智能算法对模型进行了求解,给出了联合发电系统日前储能调度计划。算例分析表明,新算法能够较好地求解高维数不确定规划问题,其收敛速度快,全局和局部搜索能力强。