基于改进场景聚类算法的海上风电储能优化配置研究

在平滑海上风电出力波动的应用需求下,提出一种储能优化配置方法。利用小波包分解算法对海上风电出力曲线进行分解,得到储能系统全年功率响应曲线。采用基于云模型和模糊C均值聚类算法相结合的改进场景聚类算法,对储能全年功率响应曲线进行聚合,生成储能功率响应典型场景。以储能年综合成本最低为目标,构建储能优化配置模型。采用粒子群算法对海上风电储能优化配置模型进行求解,最后通过算例仿真对所提方法和模型进行分析验证。结果表明：所提模型和方法能综合考虑海上风电场侧储能的实际运行特性,可有效指导海上风电场的储能配置和建设规划。     

面向风电消纳的综合能源系统多类型储能联合调度

针对三北地区供热季"以热定电"运行机制下产生的大量弃风问题,提出了一种面向风电消纳的地区综合能源系统(integrated energy system,IES)多类型储能联合调度方法。首先,设置了含电-热多类型储能装置的地区综合能源系统结构,该系统以电动汽车作为灵活储电装置,并对系统内各设备子系统进行了建模;其次,构造了以风电消纳能力最优为目标、以电热网络运行情况为约束的地区综合能源系统多类型储能优化调度模型;再次,采用量子粒子群算法,借助系统内的多类型储能装置调节热电联产机组的出力;最后,通过算例对比分析,证明了在区域内加装不同类型储能装置可以改善风电消纳能力,同时考虑区域间能量互联有提高能源利用率的作用。     

考虑信息间隙决策的能源枢纽混合储能容量规划

针对电池储能等常规储能不能快速响应能源枢纽风电出力短期扰动问题,本文将混合储能引入能源枢纽当中,考虑混合储能在枢纽运行中的损耗,提出了能源枢纽日运行成本最优时的储能容量规划模型。然后基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)在风险规避策略与机会寻求策略下,建立考虑风电出力不确定性的鲁棒与机会模型,为决策者提供能源枢纽容量规划方案。最后通过算例分析,证明使用混合储能的能源枢纽对风电出力存储转化效率更高,日运行成本更少。同时基于IGDT的混合储能容量规划模型,能够为决策者提供在满足预期运行目标时风电出力最大/最小波动范围,分析风电出力不确定性与混合储能容量之间的关系,通过定量分析为不同风险偏好策略提供容量规划依据。     

采用自适应EEMD的风电混合储能系统能量管理控制策略

风电功率的随机波动会对电网的正常运行产生很大的影响,储能系统的接入能有效抑制风电功率波动。针对上述问题,提出一种应用自适应的集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)进行频率分配并运用能量管理控制策略进行储能系统功率优化的混合储能系统平滑控制策略。该控制策略能实现风电功率的自适应分解,得到风电并网功率和混合储能系统内部功率的初级分配。同时运用能量管理控制策略,实现储能系统内部功率优化。算例结果表明,所提算法能自适应地实现风电功率的最优分解,所提控制策略能完成储能系统内部功率的合理优化并有效地平滑风电出力波动。     

采用自适应VMD与能量管理控制的混合储能平抑风电波动策略

采用燃料电池/电解槽/储氢罐/超级电容构建混合储能系统来平抑风电功率的波动性,实现风电平滑并网.针对风电功率的波动特性,结合风电并网波动率标准,提出自适应VMD算法,实现风电功率的自适应分解,得到风电并网功率和混合储能系统功率指令,根据燃料电池和电解槽出力需求,结合超级电容的荷电状态和储氢罐的储氢状态,提出一种能量管理控制策略,实现储能系统内部功率分配.算例结果表明,所提算法能自适应实现风电功率的最优分解,所提控制策略能完成储能系统内部功率的合理分配并有效地平滑风电出力波动,同时保证超级电容的荷电状态、储氢罐的储氢状态工作在合理区间.     

考虑环境成本和需求响应的风电并网优化

在能源互联网的大背景下,传统的火力发电由于对环境的破坏需要清洁能源作为代替。风电因为其经济、环保得到了广泛的应用,而日益增长的风电接入电网给电力系统的经济、稳定运行带来严峻的挑战。文中从环境成本和需求响应两方面入手,综合考虑了风电的波动性、火电环境损失、可转移负荷对于系统的影响,及需求响应在提高风电消纳、降低环境污染、平抑负荷波动等方面的作用。为求解模型,文中提出一种粒子群算法惯性权重改进策略。算例表明考虑需求响应和环境成本可以有效降低成本和弃风现象。     

基于改进粒子群算法的风水火电短期多目标优化调度研究

为消纳更多风电,提出了风、水、火电短期联合优化调度策略。该策略优先消纳风电,由火电、水电联合运行承担剩余负荷。建立了含约束的多目标非线性优化模型,采用线性加权法将多目标问题转化为单目标问题后,使用粒子群算法进行求解。实例计算表明,该方法充分利用了水电灵活性,减小火电出力波动,同时提高了电网对风电的消纳能力。     

平滑风电出力的风储联合系统能量管理协调控制研究

为实现风电友好并网,采用混合储能系统平抑风电有功出力波动。首先,针对风功率的随机波动特性,采用滑动平均滤波算法与自适应小波包分解方法分别得到目标并网功率,结合风电并网波动率要求,比较不同目标功率获取方法的优劣。其次,对于并网功率缺额和盈余部分,由蓄电池-超级电容构成的混合储能系统进行补偿和消纳,并根据各储能设备的不同性能,按照频率分配各储能设备的功率指令。然后,结合储能设备荷电状态和出力的限值约束,提出一种风储联合系统协调控制策略,实现储能设备间的能量互补,延长储能设备的使用寿命。最后,基于历史风电数据的仿真分析,验证所提方法的有效性。     

考虑风储联合运行系统经济性的储能配置优化

为解决大规模风电并网的功率波动问题,在考虑风储联合运行系统经济性的基础上,结合风电出力波动性和电池储能系统自身运行约束,运用粒子群算法进行储能配置优化。以某风电场为例,根据风电实际输出确定合理的平抑目标,再进行最优储能容量配置。结果表明,风电功率波动得到了明显抑制,同时风储联合运行系统的经济性显著提高,验证了该储能配置方法的可行性和有效性。     

电–热联合微网中分布式可再生能源功率波动平抑策略

为提高电–热联合微网消纳可再生能源出力的能力,提出一种深度平抑可再生能源出力波动的热泵–混合储能协同控制策略。分析电–热联合微网的结构特点与能量流控制交换方式,将热泵作为电–热能量转换元件,基于其运行特性建立电–热能流交换模型。功率波动平抑采用模块化分层结构,功率波动优化控制层考虑热泵与混合储能的运行状态,使用模糊控制对可变滤波时间系数进行调整,实现热泵与混合储能分别平抑功率波动中的低频和中高频成分;热供应协调控制层考虑终端用户的用热需求,对热泵出力分量进行修正。算例结果表明该策略能够实现电、热能量流的优化协调,保证功率波动平抑效果,同时提升电–热联合微网控制灵活性与互补经济性。     

基于参数优化变分模态分解的混合储能功率分配策略

为平滑风电输出功率,通常将功率型储能元件和能量型储能元件结合成混合储能系统与风电系统相连.为了提高混合储能系统的灵活性和经济性,对一种基于参数优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的混合储能系统控制策略进行了研究.采用粒子群算法确定VMD算法中K值(分解模态数)和α值(...     

计及需求响应的含风电电力系统旋转备用优化配置策略

风电大规模并网影响了电力系统的稳定运行,且存在消纳困难。为保证含风电电力系统的可靠性,提出了一种计及需求响应的旋转备用优化配置策略。该策略在分析风电出力及负荷预测误差的前提下,考虑可控负荷需求响应能力,以系统发电总成本最小为目标建立电源优化组合模型。采用GUROBI求解器对模型优化求解。经仿真验证,该策略在保证电网稳定运行的前提下,可提高电力系统运行的经济性,增强常规机组提供旋转备用的能力,促进风电消纳,具有较高的工程应用性。     

风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法

为提高风储发电系统可持续运行能力,提出改进的风电场相变储能膨胀发电系统,对该系统的最优容量选取办法进行了研究。首先采用中值滤波法对特定风电场历史年风电功率数据进行分解,根据风电场实际出力平稳分量与调度水平之间的功率差值制定相变储能膨胀发电系统分频控制策略;然后利用非参数估计计算满足给定风电可调度性置信度水平的系统最优功率交换水平。定义储能系统可持续运行能力评价指标,并与考虑功率投资成本、能量投资成本和保障系统可持续运行投资成本的综合经济学评价函数进行折中,计算系统最优能量交换水平。最后,以配备蒸汽直冲式双螺杆膨胀发电系统的风电场为例进行说明。     

考虑风电相依结构的虚拟发电厂内部资源随机调度策略

虚拟发电厂运行机制的研究能够为需求侧分布式电源接入电网提供技术支撑,而可中断负荷是需求响应的重要形式之一,可以缓解新能源引起的波动,促进其消纳。将含可中断负荷、风电场和常规机组的电力系统视为虚拟发电厂,并对其进行优化调度。为提高风功率概率分析的准确性,引入Gumbel-Copula描述风电功率相关性,建立联合出力模型。结合需求侧可中断负荷的调峰特性,将可中断负荷加以中断时间、中断次数及中断容量等约束,与常规机组协同运行。通过基于差分进化策略的改进入侵杂草算法对算例进行求解,并与其他两种虚拟发电厂调度策略对比,结果表明该策略可减少总运行成本,同时增加风电消纳、降低风功率剩余。     

需求响应不确定性对日前优化调度的影响分析

需求侧资源参与电网有功调度是消纳风电的重要方式之一,但价格型需求响应的不确定性又会对电网调度产生重要影响。为分析该影响,文中首先分析了负荷响应量、负荷自弹性系数和电价激励水平对价格型需求响应不确定性的影响,并建立了分时电价下的负荷模糊响应模型。在此基础上,考虑价格型需求响应、风电出力和系统负荷的不确定性,建立了考虑风电消纳效益的电力系统源荷互动日前模糊优化调度模型。根据模糊规划理论,对模糊期望约束和模糊机会约束进行了等效处理,等效后的模糊优化问题可以转换为确定性优化问题,并分析了价格型需求响应不确定性对电力系统日前优化调度的影响。通过仿真算例验证了模型的有效性。     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。     

考虑多种分布式电源及其随机特性的配电网多目标扩展规划

为了增强新建配电网环网转供能力,提高供电可靠性,同时减小投资和运行维护成本,提出了一种分布式电源(DG)选址定容和多供电途径的网状新建配电网协调规划方法。该方法建立了考虑经济性、可靠性和稳定性的多目标优化模型,优化求解采用两层嵌套的粒子群算法。在规划中考虑了风电、光伏、燃气轮机、储能电池4种DG的选址和定容。针对输出功率不确定的DG,建立了概率模型,利用多状态系统理论,将随机性问题转化为确定性问题。最后以某开发区的实际配电系统为例,验证了所提模型和方法的合理性。     

智能电网环境下负荷响应对系统消纳风电能力影响的研究

随着可再生能源的跨越式发展,大规模风电并网消纳不畅问题导致了严重的风电弃风现象。智能电网环境中自我响应负荷具有良好的弹性,对于减小风电波动性对电网安全的影响,提高风电资源的利用率十分有益。根据负荷需求响应的特点,建立了基于市场供需比的负荷弹性模型,分析了负荷弹性对系统消纳风电能力的影响。并以10机系统和一个风电场的数据为依据进行了算例分析,即对含风电系统的三种模式下的日前风电消纳情况进行了对比,最后结果表明,负荷弹性可有效减少弃风,提高系统对风电的消纳能力,为电力系统的安全经济运行提供可靠保障。     

高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法

提出了一种高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法.以频率变化率和频率偏差为限制条件,建立新能源系统所能承受的最大功率增量与等效惯性常数、调差系数以及风电渗透率等已知参数的联系.通过对3阶虚拟同步机控制策略下的储能系统容量与控制参数进行量化配置,提高不同风电渗透率系统对不平衡功率的消纳能力.以储能配置在频率支撑中贡献的等效单位调节功率为参考,对不同功率增量下储能系统的频率响应贡献、调频出力占比以及输出功率特性进行刻画与分析.仿真验证了该配置方法下的储能系统可控性强,能够较为精准地提供电网所需的有功调节量,有效改善风电并网环境.     

考虑风速分区的风-储系统短期频率响应协同控制策略

在高风电渗透率电力系统中,针对双馈感应风电机组的转子转速与电网频率解耦所造成的机组惯性与频率响应能力缺失的问题,提出了基于模糊逻辑控制的风—储系统协同运行控制策略。该控制策略通过在风—储控制系统中嵌入模糊逻辑控制器来决策风—储系统响应电网频率波动的总有功出力和风力机转子动能的调频参与系数。基于此,根据不同风速下的风电机组运行特性将风速分区,并针对各风速区间构建了适应该区间转速—功率特点的风—储系统运行策略,使风—储系统具备能适应多种风况的短期频率响应能力。仿真结果表明:文中所提出的风—储系统协同运行控制策略能有效提升风—储系统的惯性以及短期频率响应能力,不仅能使风—储系统的短期频率响应能力适应多种风况,还可避免风电机组退出调频造成的频率二次跌落问题,同时改善了高风电渗透率电力系统的频率稳定性。