提升局部区域新能源外送能力的储能容量优化配置方法

局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。     

考虑储能对减小网架约束新能源弃电的影响研究

新能源在高速发展的同时,不可避免会出现弃电问题,利用新能源侧储能可降低弃电率。以某地区电网新能源为研究对象,分析该地区新能源发展和消纳情况,确定弃电的主要原因为网架约束;考虑储能额定功率和电量约束,建立储能模型,并以弃电最小为目标函数建立优化模型;在新能源侧配置不同规模的储能,定量分析储能对降低新能源弃电率的效果。当网架约束问题较为严重时,储能对降低新能源弃电率的作用并不显著,而网架约束问题得到缓解后,配置储能的作用同样不明显;通过计算提出适合新能源侧储能的应用场景,即弃电时段与非弃电时段交替分布的场景适合新能源侧储能的应用。     

基于多分区时序生产模拟的省级电网差异化储能规划方法

随着新型电力系统的构建,新能源大规模开发会造成严重的电力系统新能源消纳能力不足和电力电量平衡问题,配置合理规模的储能可显著缓解该压力。基于自主研发的含网架约束以及分区联络线交易约束的时序生产模拟软件,研究了考虑多分区考核目标差异的省级电网储能规划方法。首先,介绍了时序生产模拟软件的算法框架,然后,基于该软件,在考虑分区考核目标差异和分区联络线交易约束的前提下,提出了以储能投资成本最小为目标函数的各分区储能容量配置优化方法。最后,针对西北某高比例新能源接入的省级电网规划场景进行算列分析和敏感性分析,验证了所提方法的合理性和实用性。     

考虑消纳水平的新能源配套储能和输电通道容量协调优化配置

随着以风光为代表的可再生能源发电比例迅速提升,风电场、光伏电站出力的不确定性和波动性给电力实时平衡带来了极大的挑战,配置合理规模的储能可以保障经济性并提高新能源利用率。为此,针对容量已知的新能源电站,提出了一种配套储能和传输线路容量协调优化配置的机会约束规划模型,以储能和传输线路建设成本最小化为目标,以年新能源弃电率不超过规定的指标为机会约束。由于机会约束非凸且缺乏显式表达,基于条件风险价值将机会约束对应的可行域保守转换为线性约束,得到易于求解的线性规划问题,并量化分析了规划方案对新能源场景概率分布的鲁棒性。算例分析结果表明,所提规划模型可以有效地解决考虑新能源消纳能力的储能和传输线路容量配置问题,通过合理配置储能可以降低传输线路的容量从而节约总投资成本。     

计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析

“十四五”期间,随着风电、光伏装机规模增加,系统净负荷波动增强,对储能等灵活性资源的需求不断增强。同时,储能技术不断发展成熟,成本不断下降,逐步应用于电力系统的各个环节,因此有必要建立计及系统灵活性需求的储能优化规划模型,以更加科学的方法评估中国未来五年储能的发展需求。首先给出了计及电力系统灵活性基于时序曲线的运行模拟模型方法和储能需求分析流程,以系统总成本最低为优化目标,考虑了投资决策约束和运行约束,可统筹优化系统目标水平年的储能结构及容量。其次,基于以上模型方法,优化计算了2025年中国七大区域电网协议送电模式下的储能容量,并分析了配置储能的原因,开展了灵活调节模式下的储能容量对比分析。最后,基于以上分析,总结了“十四五”期间,中国电力系统储能容量、新能源发电量、弃风和弃光率及综合用电成本等结论,为储能未来五年的规划提供技术支撑。     

考虑输电网潮流约束的时序生产模拟及新能源消纳能力评估

随着新能源装机规模的不断扩大,提高新能源消纳水平和降低弃新能源率成为了新的挑战。准确评估电网中新能源消纳能力为新能源的规划和发展提供依据。首先根据输电网的特点,采用近似的方法将输电网潮流线性化。其次在传统时序生产模拟模型的基础上,加入了输电网潮流约束,提出了一种考虑输电网线性潮流约束的时序生产模拟模型,并建立了一种基于迭代法的关键时间断面选取策略,使得在时序生产模拟优化模型中仅考虑关键断面潮流约束即可满足全时段的潮流可行性,提高了时序生产模拟模型的求解效率。最后,以IEEE 30节点为标准算例,通过MATLAB和YALMIP调用CPLEX求解器求解模型,并对系统新能源年度消纳水平进行评估,仿真结果证明了该模型的准确性和可行性。     

计及电池储能寿命损耗的风光储电站 储能优化配置

新能源电站配置一定容量的储能可以有效提高新能源消纳水平。储能功率与放电时长的优化配置是前期规划设计阶段的重要问题,针对该问题提出一种储能优化配置方法。在电池储能综合模型的基础上,考虑储能充放电次数和深度对寿命的影响,建立了以风光储电站年净收益最大为目标函数的储能优化配置模型;以充放电功率、容量和电池寿命为约束条件,采用改进粒子群算法和8 760 h生产模拟方法进行求解;通过对某风光储示范电站项目进行算例验证,结果表明所提方法能够考虑新能源发电的不确定性和储能寿命对优化配置方案的影响,得到合理的储能配置方案。     

考虑配电网消纳能力的分布式电源与储能优化配置

计及经济性及电网运行约束对配电网中分布式电源及储能进行合理规划,是提高新能源利用率及消纳能力的重要解决方案。提出一种配电网中分布式电源及储能的选址定容双层优化方法,内层考虑新能源及储能电池的时序特性,基于日内最优潮流与虚拟调度思想确定消纳运行方案;外层基于运行方案,综合考虑电压偏差、运行成本、弃风弃光惩罚,利用粒子群算法确定最优配置方案,提高配电网的消纳能力。采用IEEE 33节点配电网测试系统算例验证了所提方法的有效性。     

受调峰和安全稳定约束的华东电网新能源承载规模研究

随着“十四五”新能源布局向中东部倾斜,中东部的新能源发展速度高于西部、北部地区,对受端电网新能源承载能力的研究变得越来越迫切。文中针对华东受端电网,提出了一种评估新能源承载规模上限的方法。该方法依托中国电科院研发的生产模拟软件,统筹直流规模、弃电率、交流断面限制、储能应用等因素,在满足电力电量平衡、调峰平衡等约束前提,优化求解各类电源开发规模,求得受调峰约束的新能源发展上限;依托综合仿真试验研究系统(Power system department-bonneville power administration, PSD-BPA）,兼顾直流规模、直流功率敏感性,在满足单一直流功率缺额不触发低频减载、第一级安全稳定标准等约束条件,利用时序仿真法求得受频率稳定、电压稳定约束的新能源发展上限;通过比较论证,提出制约华东电网新能源规划发展的主要影响因素、承载规模和应对措施。     

储能电站对电网购电特性的影响研究

随着储能电站在电网中的广泛应用,由于储能电站的能量搬迁作用,大规模储能电站对电网购电特性的影响越来越重要。本文采用基于数学优化的生产模拟仿真程序,考虑了机组启停、水电跨周调节、抽蓄跨日调节、光热电站跨日调节,比较了储能电站对减少电网购电量、最大购电功率和新能源弃电的影响。研究分两个部分：（1）研究购电曲线对购电量的影响,确定外购电方式;（2）在确定的购电方式后,分析储能电站对购电特性的影响。西北某实际电网的仿真案例的计算结果表明,相比于直线购电方式,阶梯式购电方式可减少电网外购电量和新能源弃电率,但最大购电功率增加;在阶梯式购电基础上,建设储能电站,可进一步降低电网外购电量、新能源弃电率和最大购电功率,建议采用阶梯式购电方式并建设1200MW储能电站。论文的研究成果可为我国高比例新能源系统电网侧储能电站的建设提供参考。     

基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法

大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后,提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在中国南方某地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性。     

考虑风光出力季节性波动的储能容量配置

通过配置储能可以解决高比例可再生能源并网时的弃电和功率波动问题,但现阶段储能成本较高,难以大规模推广应用,且现有研究在进行储能规划时,多聚焦于单一季节下的储能最优容量,而忽视了风电、光伏出力季节性波动对储能规模的影响。为解决上述问题,本文提出了一种考虑可再生能源出力和负荷需求季节性变化的储能优化配置方法。采用等效全循环次数核算储能投资运行成本,并利用期望持续放电时间处理功率和容量的相关性,从储能全生命周期收益和可再生能源利用率的角度对储能的容量和功率进行配置。仿真结果显示,与追求储能收益最大和采用单一典型日进行储能配置相比,本文所提方法能够在保障储能经济性的同时,进一步提升储能对可再生能源的消纳作用。     

多目标多工况双储能协同运行策略

针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略.根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略.根据所提的不同策略设计2种运行方式.在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解.以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性.     

基于解析法的高比例可再生能源系统惯量支撑储能配置

高比例可再生能源系统需要适宜的储能平抑其不确定性,但现有储能配置方法大多依赖于离线或仿真计算技术,计算成本较高、效率低,难以满足复杂多变新型电力系统实时调度的需求。针对这一问题,提出了一种新型的基于解析法的系统惯量支撑储能配置方法。建立了系统等效负荷概率分布模型用于求解传统机组期望发电量及同步概率,同时建立了以风电场为代表的可再生能源同步概率模型,实现了可再生能源和传统发电机组对系统惯量不确定性影响的充分表征,在此基础上求解了系统期望惯量;根据RoCoF约束求解需求惯量,并根据系统惯量的缺失值设计实现了储能功率配置,在保证系统RoCoF指标的基础上提升了计算效能。在IEEE 39节点系统中对所提方法进行了验证,结果表明了所提方法的有效性。     

蒙西地区储能技术经济性优化配置研究

蒙西地区近年来可再生能源装机容量占比逐年提高,亟须配置大规模储能降低其间歇性、波动性给电力系统带来的影响。为实现蒙西地区储能的最优化配置,设计提出蒙西地区储能技术经济性优化配置模型。首先,兼顾技术性和经济性对蒙西地区储能的选址、选型开展研究。其次,以平抑风光出力波动性最大化和包含外部价值在内的储能项目收益最大化为目标,构建储能技术经济性优化配置模型,并采用NSGA-II算法对该模型进行求解。对蒙西某风光聚集地区的实证研究表明：当风光出力波动抑制率控制在30%以内,且光伏占风机的装机比例较低时,配置一定规模的储能可在技术、经济2个方面收到显著成效。最后,基于选址选型和实证分析结果,给出蒙西地区的储能配置方案。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

考虑消纳风电的区域综合能源系统电转气与储能设备优化配置

电转气（PtG）技术与多类型储能设备相结合,可以大量增加可再生能源的就地消纳,减小系统弃风。针对区域内集成有电、气、热、冷多种能源的综合能源系统,首先对系统进行建模,具体介绍了电转气技术与多类型储能设备的工作原理。其次,以综合能源系统总年费用最低为目标,建立电转气与多类型储能设备的联合优化配置模型,并采用Big-M方法将模型线性化进行有效求解。最后,基于不同季节典型日负荷及风电预测曲线开展算例仿真,结果表明电转气与多类型储能设备的联合优化配置有利于最大化风电消纳,提高系统整体经济性。