储能调频系统控制策略与投资收益评估研究

本文以华北区域AGC补偿机制为基础,提出了电储能系统响应电网AGC指令的优化控制模型,模型以最大化电储能系统AGC运行的净收益为目标,考虑了电储能系统寿命损耗成本以及AGC补偿收益,并应用粒子群(PSO)算法求解最大化收益的控制策略。在算例分析中,基于电网实际下发的AGC指令,应用本文模型对锂离子电池储能系统的控制策略进行时序仿真,即首先对每个AGC指令周期优化储能系统的控制策略,然后计算电储能调频服务在整个仿真周期净收益,最后对储能调频系统的投资经济性进行评估。     

基于改进和声搜索算法与二阶锥松弛的储能优化配置

配电网中分布式电源的大量接入加剧了电网功率波动,为稳定电网功率及消纳新能源发电功率,需在电网中合理配置储能。本文基于双层规划模型将储能配置划分为规划层与运行层,并提出了基于趋向移动的全局和声搜索算法和二阶锥松弛理论相结合的储能优化配置混合算法。规划层采用以储能年投资成本与配电网年运行成本之和最小为目标函数,研究了储能配置位置、功率、容量等方面的经济效益;运行层以电网有功网损以及电压偏移之和最小为目标函数,研究了储能各时段最优充放电功率。基于某地实际数据,以33节点配电网为例进行了仿真分析,研究了不同场景下储能的配置方式以及探讨了本文混合算法的优异性。结果表明本文提出的混合算法可以顺利求解该场景下的储能配置问题,证明了本文混合算法有效性。同时,探讨了多场景下的储能配置方式,证明采用双层规划模型对储能进行配置有利于降低配电网综合成本。最后,将本文混合算法与传统智能优化算法求解此类问题进行了比较分析,证明了本文混合算法在求解此类问题上的快速性与准确性。     

用户侧电池储能系统的成本效益及投资风险分析

成本效益及投资风险分析对用户侧储能项目建设至关重要。建立了储能全寿命周期成本模型和用户侧收益模型,利用动态投资回收期、净现值、内部收益率等经济评价指标对浙江电网大工业用户、一般工商业用户建设储能系统的经济效益进行分析,并采用Crystal Ball软件对用户侧储能项目的投资风险进行评估,可为用户侧储能项目建设及投资决策提供有益指导。     

考虑参与多市场交易的电网侧储能优化配置

基于电网侧储能投资者的角度,提出一种考虑多市场交易模式的电网侧储能系统优化配置双层模型。模型外层以储能投资综合效益最大为目标,考虑了储能能量市场收益、调频市场收益、调峰市场收益和投资成本;内层以系统运行成本之和最小为目标,考虑系统的发电成本、调频服务成本、调峰服务成本和弃风成本。通过内外双层模型综合考虑了储能的规划和运行决策问题,模型在改进的IEEE39节点进行仿真,算例证明了所提模型的有效性。     

考虑调度计划和运行经济性的风电场储能容量优化计算

功率存储为随机波动的风电功率适应确定性的电网调度决策提供了可能,而储能容量规划则必须兼顾对调度决策的适应性及包含储能系统的风电场运行的经济性.为此,以适应电网调度运行计划的风电场输出功率时段参考值为依据,以储能系统投资成本和风电场运行成本最小化为目标,构建了计及风电场弃风能量和储能系统损失能量的风电场储能容量优化计算模型.该模型可充分保障风电场储能系统运行的经济性,实现指定调度运行计划下风电场输出功率的不波动或极小概率波动,进而达到风功率调度与电网运行调度间的平稳、有效衔接.运用改进粒子群优化算法对所建模型进行算例求解,分析结果表明了该方法的有效性.     

城市电网耦合氢储能系统投资决策方法研究

针对城市电网负荷峰谷差大导致电力资源大量浪费的现状,提出城市电网耦合氢储能系统方案用于消纳电网负荷低谷时段富余电能。通过对氢储能系统运行周期内的投资成本和经济收益进行分析,构造投资决策评价模型,并根据投资者不同的投资需求建立三种优化模型:氢气最低销售价格模型、氢储能系统最优装机容量模型和特定投资回收期下氢气最低销售价格模型。以某城市电网用电负荷数据为基础,利用上述模型对在该城市实施城市电网耦合氢储能系统方案时不同投资需求下的最优方案进行了分析。     

配电网中蓄电池储能系统的价值评估模型

根据典型日负荷曲线综合分析了配电网中蓄电池储能系统(BESS)在减少电网的扩建容量、削峰填谷节省总网损成本、低储高发套利、提高电网可靠性效益和减少新能源并网所需备用容量5个方面的经济价值。考虑了蓄电池储能系统的投资成本和运行维护成本,建立以年净收益为目标函数的蓄电池储能系统的最优化价值评估模型,并采用结合混合罚函数的粒子群优化算法进行求解,对蓄电池储能系统的价值进行评估。算例分析表明,目前蓄电池单位造价偏高,其经济性尚欠佳。     

保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法

以台风灾害为例提出了保证重要负荷不间断供电的配电网储能规划方法。首先,基于配电网韧性量化,给出了配电网应急响应期间内的年综合失负荷成本模型;其次,为描述灾害的时空特性以及灾害攻击造成的线路故障不确定性,构建了多阶段多区域配电线路故障状态不确定集;最后,考虑规划决策集、多阶段多区域配电线路故障状态不确定集和系统运行集,建立了以线路加固年投资成本、储能配置年投资成本和年综合失负荷成本最小为优化目标的两阶段鲁棒优化模型,并采用column-and-constraint generation (C&CG)算法求解。以IEEE33节点配电网算例和广东某地区实际电网算例仿真分析,结果表明所提规划方法具有较好的韧性提升效果和经济效益,能够有效保证灾害期间重要负荷不间断供电。     

提升区域电网电压稳定性的分布式储能协调运行策略

分布式储能在一定程度上抑制间歇式电源的波动,对区域电网电压暂降补偿发挥重大作用.为提升电网电压稳定性,本文首先通过分析分布式储能的运行模式,对分布式储能接入后对电网电压影响进行建模;其次通过研究分布式储能对电网电压稳定性影响机理,建立分布式储能装置协调运行模型.进而以系统电压波动最小为优化目标,以系统潮流以及分布式储能的充放电性能为约束条件,通过粒子群优化算法,得到各分布式储能系统的充放电状态,维持各节点的电压稳定性.最后以某区域电网为例进行仿真,验证了所提出的分布式储能协调运行方法能够有效提升区域电网电压稳定运行水平.     

用于松弛调峰瓶颈的储能系统容量配置方法

利用大规模电池储能系统对电网负荷"削峰填谷",减少日负荷波动幅度,可以缓解发电机组对负荷追踪调控负担,使电网具备更多向下调节容量来接纳风电。基于给定的负荷特性,分析储能系统配置容量与其改善负荷波动水平之间的关系,以储能系统投资成本、经济效益为约束,以综合效益最大为目标,提出一种用于松弛调峰瓶颈的大规模储能系统容量优化配置方法。针对2010年某省电网接纳风电受限现状,利用该方法对其进行改善,分析了储能系统运行年限、投资成本对其容量配置的影响,算例结果验证了所提出方法的可行性。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。     

光热-风电联合运行的电力系统经济调度策略研究

针对大规模并网风电出力的随机性、波动性以及反调峰特性给电网调峰和调度带来的影响,采用含储热的光热发电系统与风电联合运行的调度策略。利用光热与风电出力的互补性及储热的可调度性平抑风电出力波动,减小电网负荷峰谷差,降低火电调峰的成本,减少弃风。基于光热电站的运行机理分析,建立光热-风电联合系统的电网调度模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现经济调度的优化。通过仿真算例分析验证调度策略及模型的可行性和合理性。     

基于分时电价机制的并网型微网多目标动态优化调度

针对并网条件下的微网优化调度问题,提出一种基于分时电价机制下的储能单元固定调度策略与可控微源动态优化调度相结合的微网运行调度方法。考虑系统功率平衡、失荷率及各种微源出力特性等主要约束,将储能蓄电池充放电折旧成本和与电网能量交换成本-收益计入运行经济成本,微网及电网侧发电污染物排放计入环境成本,建立了并网型微网多目标动态优化调度模型。并采用基于Tent映射混沌种群初始化方法和NDX交叉算子产生子代的多目标遗传算法NSGA-II优化系统内部可控微源出力。最后以风/光/柴/燃/储并网型微网系统进行算例仿真,验证所提模型合理性和求解方法的有效性。     

电化学储能项目商业价值量化模型及竞争策略研究

近年随着储能应用技术的进步,中国电力市场中电化学储能装机规模爆发式增长,准确量化储能项目商业价值,将有利于储能产品或服务参与电力市场竞争,促进储能行业可持续发展。以范围经济理论、成本收益理论为基础,建立了全要素可放电电价随机模型,来刻画和评价多功能储能项目商业价值。与此同时,分析了影响可放电电价的参数属性和发电侧、电网侧、用户侧储能项目获得经济收益和参与市场竞争的约束条件,提出了储能企业竞争策略和投资决策思路。结合算例和学习曲线,分析发现装机成本、系统利用效率、能源转化效率三个参数对可放电价格影响尤为显著,企业可以根据不同参数对可放电价格水平的影响程度,来确定适合企业的商业模式,并优化经营策略。综合商业价值量化模型为企业投资、市场竞争、政策制定,提供了清晰思路和决策工具。     

基于二阶锥规划的含大规模风电接入的直流电网储能配置

随着风电规模的快速增长,其消纳问题日益突出,直流电网结合储能技术能为风电大规模消纳提供一定技术支撑。以典型日下储能日化投资、火电机组运行成本与弃风惩罚成本之和最小为目标,提出了一种直流电网储能容量规划模型。模型综合考虑了火电机组、电池储能、抽蓄机组的协调运行,为非凸非线性模型,无法通过求解器直接求解。采用分段线性化、大M法及锥松弛等手段将模型转化为等效的二阶锥规划模型,可调用CPLEX求解器获得模型的全局最优解。最后,以风电汇集的多端直流系统为例进行仿真验证,结果表明配置的储能可提高系统风电消纳能力,降低系统运行成本,验证了所提模型的有效性。     

基于启发式线性规划的大规模安全约束调度快速求解方法

提升大规模安全约束经济调度优化模型的求解性能是开展大电网跨省区电力电量全局优化平衡的前提与基础。首先分析问题的物理特性,通过并行计算求解不考虑机组爬坡约束的分时段约束松弛模型。基于对松弛解的分析获得可用于指导安全约束经济调度模型改进的有用信息,以约束剔除和约束增加的方式提出了基于启发式线性规划的大规模安全约束经济调度快速求解方法。将所提算法运用于新英格兰10机扩展系统和中国实际电网,验证了所提算法的正确性和有效性。     

市场环境下区域电网调峰的直调机组网际出力优化配置研究

在中国特高压建设、西电东送的大背景下,低谷调峰已经成为诸多区域电网内多个省(市)电网运行的困难之一。为有效缓解区域电网内多个省级电网的调峰难题,引入竞争的电力市场环境,对网内优质的调峰资源进行优化调用。以区域电网为背景,构建分省低谷调峰交易市场,对市场框架进行设计。在此市场环境中提出了以电网负荷过程平稳性和区域直调机组收益最大化为优化目标的网际出力优化配置模型,探索了价格迭代分层优化方案。并针对多种耦合多电网调峰需求方案及统调比例设置方案进行了分析与研究。通过华东直调系统简化算例模拟,可见提出的网际出力优化模型均能够切实高效地解决市场环境下区域电网调峰问题。     

基于V2G技术的电动汽车实时调度策略

随着电动汽车逐渐普及,其对电网的影响也不断扩大。为加强电动汽车与电网间协作,充分利用电动汽车在电网能量调度中的高度灵活性,提出一种基于V2G技术的电动汽车实时调度策略。首先以降低充电成本和网损成本为目标,建立电动汽车调度模型。然后通过构建网损灵敏度指标分析电网节点性能,基于电网负荷制定分时电价,通过潮流计算和凸优化算法实时求解得到电动汽车充放电策略。最后以IEEE 33节点配电网为例验证了所提策略可以有效降低充电成本与网损成本,同时分析了电动汽车渗透率、V2G占比对车网协作效果的影响。     

基于改进人工蜂群算法的配电网多点故障应急抢修优化调度

为提高配电网故障应急抢修调度在电网应急管理的辅助决策作用,建立了综合考虑抢修资源分配、多小组协作、抢修顺序的配电网多点故障应急抢修优化模型。引入多种群协同进化机制对传统人工蜂群算法进行改进,通过多蜂群智能体增强算法解决高维度复杂优化问题的能力。结合改进人工蜂群算法提出了应急抢修优化模型的统一调度方法。PGE69节点算例仿真研究表明,所提方法可在配电网发生多处故障后快速给出应急抢修预案,减少了停电经济损失。     

资源聚合商模式下的分布式电源、储能与柔性负荷联合调度模型

分布式电源、储能、柔性负荷等分布式资源数量众多、布局分散,难以直接被电网调度。资源聚合商可通过内部整合各类分布式资源执行电网调度指令。基于资源聚合商运行模式,建立了结合大容量资源直接调度与小容量资源电价响应间接调度的联合调度模型。在此基础上,以资源聚合商利润最大为优化目标,对大容量资源调度性能差异进行滚动在线评估,设置动态综合调度优先级。针对小容量资源间接调度的不确定性,提出了包含模糊参数的机会调度约束。应用改进的粒子群算法将模糊机会约束清晰化并求解调度模型。基于IEEE33节点配电网络,验证了所提模型和算法的有效性和科学性。