基于多维动态规划的柔性光储参与主动配电网优化运行

当前城市电缆配电网高电压问题影响着电网安全运行和高品质供电,清洁能源刚性并网进一步加剧了这一现象。柔性并网是主动配电网的重要特征,可从有功/无功2方面共同作用调节优化电网运行。为此提出光伏和储能一体的光储系统参与主动配电网优化运行的方法,给出了光储系统的拓扑结构,并建立了光储柔性并网模型;构建了以"源-网"损耗最小为目标的主动配电网优化运行模型;针对模型中储能电量的时序连续性和光储有功/无功双决策问题,采用多维动态规划算法求解所建模型。仿真结果表明,柔性光储系统具有较强的潮流调节能力,优化方法实现了清洁能源满额消纳、配网经济运行和电压越限治理等目标。     

计及合理弃光的含储能配电网分布式光伏最大接入容量评估方法

为在允许合理弃光前提下有效评价储能配置于配电网后的分布式光伏最大接入容量，该文构建了考虑弃光率约束的含储能配电网光伏最大接入容量评估模型，并通过对潮流约束和线路容量约束的线性化，将之构建为一个以年为尺度、小时为颗粒度的大规模线性规划模型。为有效提高求解效率，根据模型特征和储能运行规律，提出了场景缩减策略，有效降低了优化模型规模，并进一步通过优化场景集的迭代更新保证了解的最优性。算例结果表明，利用该文所提场景缩减策略，可将求解时间降低80%，且精度基本保持不变；同时配置储能能够明显提升邻近节点的光伏最大接入容量，提升容量与储能允许的最大充电功率之间基本呈现出线性关系，在5%的允许弃光率下，耦合系数约为0.8。     

高光伏渗透率配电网中分布式储能系统的优化配置方法

为促进分布式光伏与配电网协调发展,提高配电网对光伏发电的消纳能力,研究了高光伏渗透率配电网中分布式储能的优化配置方法。从分布式电源投资者的立场出发,并兼顾电网管理者的利益,以储能配置总容量为优化目标值,同时引入电网电压波动改善指标,以配电网运行状态、储能荷电状态、运行状态为约束条件,提出了高光伏渗透率配电网中多点分布式储能系统选址和定容的双层优化方法。并在下层优化模型中同步考虑储能与光伏出力、负荷间时序的配合,制定储能充放电的优化运行策略。最后通过河北承德地区配电网算例验证了所提方法的有效性和可行性,仿真结果表明采用该方法后储能配置容量可以减少85%,同步考虑储能、光伏、负荷的配合后电压改善指标可以提升18%。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

计及风-储联合系统概率模型的配电网随机潮流

在主动配电网的背景下,分布式风电在配电网中渗透率逐步提高,通过在并网点配置储能系统可平滑风电出力波动,并使其主动参与配电网调度。目前广泛使用的含风电配电网随机潮流模型中未能考虑风电并网点配置储能系统后其功率注入概率模型的形态变化。针对此不足,从储能系统的运行特性以及风-储协同输出机理出发,设计了计及储能系统的风电并网点功率注入概率模型修正方法,在已知储能参数的情况下根据文中方法可以在风电出力模型基础上进行修正,进而获得风-储联合系统概率模型,并应用于配电网随机潮流。算例表明所提方法获得的风-储联合系统概率模型合理准确,能够在随机潮流模型中描述风-储并网点出力行为的转变,通过在配电网中的风电并网点配置储能系统可削弱风电的不确定性,有效提升电压质量且抑制全网电压波动。     

基于HEM灵敏度的配电网分层分区电压调节策略

针对光伏接入后潮流倒送和出力波动带来的电压越限问题,提出一种基于全纯嵌入法(holomorphic embedding method, HEM)灵敏度分析的光储参与配电网分层分区电压调节方法。首先,建立储能和光伏的无功出力模型,并推导出基于HEM的配电网电压灵敏度矩阵,根据灵敏度矩阵运用聚类对配电网进行分区。然后,建立上层电压优化模型,通过全局和分区优化协调调度并网储能、光伏电站与无功调压设备对节点电压和网损进行优化;下层电压调节模型进一步挖掘并网小型分布式光伏及储能的无功能力,基于所得电压灵敏度对各区内越限节点的电压进行调节。最后,应用于某省35 kV的配电网实际系统,验证了所提灵敏度计算方法能够提高电压灵敏度的计算效率以及所提分层分区调压策略能够较好地改善光伏并网后电压越限问题。     

光储与DSTATCOM协同运行及定容

针对光伏出力不确定性引起的电压质量等问题,提出一种光储与DSTATCOM协同运行的方法,并建立DSTATCOM的容量配置与整定的多目标优化模型,在定容过程中考虑DSTATCOM运行的参数整定问题。以全天网损电量、DSTATCOM配置容量为优化目标,基于NSGA-II求取Pareto最优解集从而为DSTATCOM容量配置及参数整定提供决策依据。IEEE 33节点配电网算例表明,本文方法能够优化配置DSTATCOM容量,在提高系统电压质量和降损方面具有显著效果。     

基于HEM灵敏度的配电网分层分区电压调节策略

针对光伏接入后潮流倒送和出力波动带来的电压越限问题,提出一种基于全纯嵌入法(holomorphic embedding method, HEM)灵敏度分析的光储参与配电网分层分区电压调节方法。首先,建立储能和光伏的无功出力模型,并推导出基于HEM的配电网电压灵敏度矩阵,根据灵敏度矩阵运用聚类对配电网进行分区。然后,建立上层电压优化模型,通过全局和分区优化协调调度并网储能、光伏电站与无功调压设备对节点电压和网损进行优化;下层电压调节模型进一步挖掘并网小型分布式光伏及储能的无功能力,基于所得电压灵敏度对各区内越限节点的电压进行调节。最后,应用于某省35 kV的配电网实际系统,验证了所提灵敏度计算方法能够提高电压灵敏度的计算效率以及所提分层分区调压策略能够较好地改善光伏并网后电压越限问题。     

考虑优化充放电策略的分布式储能容量配置方法

近年来,光伏发电发展迅速,特别是分布式光伏在配电网中的渗透率不断提高,对配电网的经济运行产生了重要影响。在配电网中配置储能系统并进行优化控制,能够有效地改善配电网的运行效率。针对含高渗透率分布式光伏的配电网,考虑不同类型负荷的特性,计及储能系统运行的经济性,对其充放电策略进行优化。在此基础上,以含分布式光伏和储能系统配电网的网损最小为目标,对储能系统的容量进行最优配置。在IEEE 33节点系统中进行仿真验证,结果表明采用提出的考虑优化充放电策略的储能系统容量配置方法,不仅能够提高储能系统的经济收益,还可以降低配电网网损,提高了配电网运行的经济性。     

光储协调互补平抑功率波动策略及经济性分析

为提高光储型电站的综合经济性,降低储能的容量配置,提出了采用光储协调互补方法来平抑光伏并网功率波动的策略,通过动态调整光伏的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)工作点来平抑大幅度的功率波动,此外通过储能的快速充放电来平抑幅度较小、变化较快的功率波动。通过光伏和储能的协同作用,既能将光伏功率波动抑制在电网允许范围内,又可减少储能系统的容量配置、降低储能系统的使用频率。建立了5个方面的指标用于评价平抑后的光伏功率波动性、储能的投资和运行费用,并以某光伏电站的实测数据对所提策略进行了仿真,结果验证了所提策略的正确性。此外,通过与常规的平抑光伏功率波动方法对比,结果表明:所提方法能够减少对储能容量配置的需求,延长储能的使用寿命,提高光储型电站的综合经济性。     

基于序优化的分布式光伏配电网储能系统容量评估

我国分布式光伏发电产业近年来实现快速增长,对所在配电网的运行提出严峻挑战。由于分布式光伏发电具有随机性、波动性与不确实性,需要一定容量的储能系统来提供灵活的调节能力,以实现配电网的安全可靠运行。因此,研究针对分布式光伏配电网储能系统的容量评估具有重要意义。建立考虑分布式光伏并网的配电网运行模拟模型,利用多场景生成技术与序优化求解方法,模拟不同储能系统容量规划下的分布式光伏并网运行情况,从而得到最优配电网储能系统配套容量。结果表明,利用序优化方法可以实现快速高效求解,得到适应于配电网运行需求的储能系统容量配置方案。     

考虑需求响应与碳排放的光储充电站容量配置

针对在光储充电站容量规划中未充分考虑电动汽车充电需求的时间转移特性而导致电动汽车对光伏直接利用率较低的问题,提出了一种考虑需求响应与碳排放的光储设备容量配置方法.首先,基于充电补贴价格与响应时长两方面因素,建立了电动汽车需求响应模型.然后,结合光伏出力特性,提出了以光储充电站新能源消纳为目标的电动汽车充电补贴及储能充、放电联合运行策略.其次,以光储充电站年投资运行成本和碳排放量最小为目标,建立了考虑需求响应运行策略的光储充电站容量配置优化模型,提出了基于遗传算法的光储容量配置求解方法.最后,通过算例仿真,验证了所提模型和方法的有效性与实用性.     

基于双储能系统的主动配电网储能配置

储能系统可以为主动配电网的运行提供支撑和调节。针对为满足主动配电网安全运行导致的储能损耗较快、成本过大的问题,提出一种基于双储能系统的主动配电网储能优化配置方法。建立两阶段优化模型,第一阶段优化以储能配置总容量最小为目标求解得储能接入位置及充放电策略;第二阶段优化在储能接入位置配置2组相同容量的储能,分别承担充电与放电工作,首先根据第一阶段充放电策略求得双储能系统运行策略,然后在储能循环寿命损耗模型基础上以配电网中储能总年成本最小为目标求得各接入位置储能配置容量。以改进IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明所提储能优化配置方法可以使主动配电网中储能总年成本大幅降低,提升储能经济性。     

基于扩展QV节点潮流的光储联合日前计划

针对光伏接入引起配电网电压波动以及供需失配的问题,储能是解决该问题的主要手段。文章根据光储配置点的特点扩展QV节点以对其节点特性进行合理的描述,并通过修改牛顿法雅可比矩阵子块阶数,实现对含QV节点潮流的求解。进一步,以并网点电压控制为核心思想,以抑制各节点电压波动偏移为目标,构建光储联合日前计划。利用含QV节点的潮流计算,控制光储并网点电压,同时考虑储能输出功率有无超越限值2种场景。若超越限值,通过节点类型变换进行处理求解,由此获取各节点电压曲线以及光伏储能的协同输出功率曲线,并与不配置储能方案、光储联合输出功率限值模式方案进行综合比较,结果表明文中所提出的策略在抑制电压波动、间接改善潮流、实现削峰填谷等方面均有显著的效果。     

含光伏接入的中压配电网集中调控优化策略

随着并网光伏数量和容量的增加,中压配电网电压波动及网损过大等问题日益突出。为此计及中压配电网的通信条件与计算能力等特点,提出了一种面向中压配电网的分布式光伏集中调控优化策略,抑制中压配电网电压波动及网损过大。分析光伏并网对配电网电压及网损影响,构建了以中压配电网潮流平衡方程、节点电压、支路电流及系统运行为约束,以网损最小、电压波动最小和分布式电源消纳最大为目标的多目标优化控制模型;采用商用CPLEX对模型进行求解;最后结合算例仿真对模型进行了有效性验证。结果表明,所提优化控制模型可有效降低配电网电压波动,合理分配分布式电源出力,降低网络损耗,同时保证光伏利用率处于相对合理区间。     

基于集群划分的配电网分布式光伏与储能选址定容规划

针对传统分布式电源规划方法难以满足未来含高比例分布式电源的配电网在运行阶段的分区控制需求问题,该文提出分布式电源集群规划的概念和方法。首先,根据系统网架结构和节点负荷特性对配电网进行集群划分,构成配电网—集群—节点多层级网架结构;其次,基于集群划分结果,建立分布式光伏与储能双层协调选址定容规划模型。上层模型以年综合费用最小为目标,决策变量为各集群的分布式光伏总容量、储能容量和功率;下层模型以系统网损最小为目标,决策变量为集群内各节点接入的光伏分容量和储能的并网位置;针对该模型特性,采用嵌入潮流计算的双层迭代混合粒子群算法进行求解。以某示范区10kV实际配电网的光储系统容量和布点优化为例,验证所提模型的可行性和求解方法的有效性。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

基于RTDS储能对光伏发电PCC电压影响研究

大容量光伏发电集中并网对配电网特别是PCC电压造成一定影响,光伏电站配置适当容量的储能系统,可有效降低光伏电站PCC电压波动。本文基于RTDS建立了光储并网发电系统模型,仿真光照强度、环境温度以及邻近负荷变化,分析了PCC有无储能系统两种情况下的功率、电压有效值变化。根据电压有效值标准差数据,定量计算PCC电压波动降低幅度。仿真结果表明,储能系统可有效抑制光伏电站PCC的电压波动及逆功率运行,提高PCC电能质量。光伏出力越大,储能系统抑制PCC电压波动效果越明显。本文成果可为降低新能源PCC电压波动及大规模光储系统发展提供借鉴。     

现货市场环境下基于深度强化学习的光储联合电站储能系统最优运行方法

光伏-储能联合电站不仅能够有效减少光伏实时出力偏差,也是一种能够提供电能量和调频辅助服务的潜在市场主体。为实现上述3类目标,与光伏出力协同的储能电量调度策略至关重要,然而目前大部分光储联合电站的储能电量调度策略无法同时协调降低光伏实时出力偏差和参与电能量与调频辅助服务市场3种决策;另一方面,电力现货市场价格与调频信号不确定性及储能电量调度策略将光储联合电站储能运行优化问题转化为一个随机动态非凸优化问题,现有相关研究大部分利用随机场景法或智能算法处理非凸优化,所获得的储能运行方案存在一定的局限性,且难以根据实时数据动态制定运行方案。因此,提出一种现货市场环境下基于DQN(deep Q-network)的光储联合电站储能系统优化运行方法,该方法克服了非凸优化难题,结合所提储能电量闭环调度策略能够实现光储联合电站在考虑偏差考核成本、电能量收益、调频辅助服务收益下的储能系统小时级动态优化运行,进而最大化光-储联合电站的经济收益。测试算例通过实际市场数据验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。