考虑需求响应资源和储能容量价值的新型电力系统电源规划方法

高比例可再生能源的接入对电力系统容量充裕性带来了新的挑战,系统必须具备充足的置信容量应对可再生能源的出力波动性和随机性.由于储能置信容量与电源规划结果的非线性关系,传统电源规划方法难以准确计算储能置信容量并建立系统置信容量充裕度约束.通过综合考虑火电、可再生能源、储能以及需求侧响应建立了电源规划模型,内嵌全年8 760时段生产运行模拟以确保系统具有充足灵活性,同时改进容量充裕性约束以考虑需求响应资源和储能的容量价值.针对储能置信容量的非线性问题,设计了迭代算法进行求解,并用某区域电力系统验证了模型的有效性.结果表明,高比例可再生能源系统中,影响系统成本的主要因素是灵活性约束,引入少量需求侧响应资源可大幅降低系统成本,为未来高比例可再生资源电力系统规划问题提供了新的思路.     

电氢混合储能微电网容量配置优化的研究综述

微电网技术发展日益成熟,储能装置的合理配置是解决分布式电源存在随机性与间歇性等问题的主要方式之一,而良好的微电网复合储能容量优化配置方法可以保证微电网经济可靠运行。近几年兴起的氢储能具有清洁、容量大的优势,且对于“碳中和”、“碳排放”具有重要意义,氢能开发与利用已成为世界上许多国家能源体系中的重要组成部分。储能是构建新能源微电网的基础,但单一储能已经无法满足当前微网快速发展条件下的运行要求,因此混合储能的容量配置是目前研究的重点。本文以包含氢储能的混合储能微电网作为基本结构,介绍微电网各组成部分的数学模型和相关研究,对比氢储能和其他储能;阐述储能容量配置目前的研究现状以及存在的相关问题;对氢储能未来其他研究方向和创新进行展望。     

计及多类型需求响应的光伏微网储能容量优化配置

储能系统接入对于分布式光伏发电具有重要意义,合理配置储能容量可以有效平抑光伏发电的波动性和间歇性,同时提高光伏消纳能力。在考虑多类型需求响应方式下,建立了以微网总成本和光伏消纳率为目标函数的储能容量优化配置模型。首先引入激励型需求响应模型和价格型需求响应模型;然后根据两类响应方式对电网稳定运行及光伏消纳的影响,建立以最大化光伏、负荷时序一致性和负荷峰谷差两种指标满意度的综合响应模型;最后基于并网型光储微网运行策略,采用双层优化算法对光伏微网模型求解。通过某一实际运行微网为算例,分析验证了模型和算法的有效性。结果表明,多类型需求响应结合方式使得用户用电方式更为合理,微网经济性得到改善。     

分时电价下考虑需求响应的微电网经济调度方法

为了实现微电网发电侧和用户侧双赢,提出一种考虑需求响应的孤岛微电网多目标经济调度模型。该模型在分时电价机制下引入需求响应,构建含用电效用和用电成本的负荷侧效益目标函数,同时,建立微电网发电侧成本最小目标函数。基于上述目标函数,通过调整使得微型燃气轮机的增量成本一致,实现微电网发电总成本最小。同时,根据分时电价调节可调负载的最优接入量,使得用户侧总收益在每个时段达到最大。为了验证模型的有效性,建立孤岛微电网仿真平台对需求响应的效果进行测试。仿真结果表明:所提出的经济调度模型能够在实现发电侧成本最小化的同时,实现负荷侧效益的最大化;在分时电价机制下引入需求响应后,用户侧效益提高了104%。     

微电网规划仿真系统开发与应用

为解决微电网示范工程的规划设计问题,研究并开发了一套基于Matlab的微电网容量规划与运行仿真系统。区别于传统仿真软件的实现方式,该系统可支持微电网多种应用策略下的环境编程,实现原始数据分析、分布式电源容量配置、储能系统规划、系统运行仿真等功能,并具有较高的应用适应性和仿真结果精度。在西藏尼玛微电网项目中的应用结果表明,该微电网规划仿真系统可以模拟微电网实际运行效果,为微电网在前期规划阶段针对分布式电源容量的经济性规划提供有益的参考。     

计及虚拟储能的风光储独立微电网优化配置

针对风光资源丰富的偏远地区,提出风光储独立型微电网容量配置模型及协同运行策略。首先建立分布式电源的数学模型,考虑负载失电率以及能量过剩率,以微网配置总成本作为目标函数,采用改进的粒子群算法进行一次优化配置;再以一次优化配置所得的蓄电池配置结果,作为二次优化配置的输入,引入基于电力弹簧的虚拟储能,以储能系统的总成本最低为目标函数,计算虚拟储能所等效的蓄电池数量,减少蓄电池的配置数量,得出最终的配置结果。最后,通过算例分析表明了该方法的可行性及经济性,可为微电网容量配置提供参考。     

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略.将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电.在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量.仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1％;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2％;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右.     

计及需求响应的随机综合能源系统优化配置

为兼顾综合能源系统的经济与环境效益,提出了含产电放热储能的双目标综合能源系统优化配置模型.首先考虑在不同置信水平下风力发电预测误差,其次基于用户侧的电荷分类以及用户对室内温度感知敏感度分析电/热需求响应,最终以经济和环境成本最小为目标,构建含不确定与电/热需求响应的综合能源系统的双目标优化模型.算例结果表明:风电预测误...     

需求响应的微电网优化调度及改进的蝙蝠算法

提出了一种结合需求响应的微电网并网经济优化调度模型,该模型同时考虑了发电侧的成本和用户参与需求响应的收益.然后,针对该模型具有非线性多约束等特点,提出一种基于横向交叉策略、双向学习机制和转换调节机制的改进型蝙蝠算法对模型进行求解.最后,通过仿真实例验证了该模型和算法的有效性和可行性.结果表明:该模型可以有效降低用户对电能的需求,降低发电侧成本;通过与其他算法的比较,证明了改进型蝙蝠算法的优越性.     

基于储能型SNOP功率反馈控制策略的研究与仿真

针对由于新能源发电出力的随机性和以新能源汽车为代表的新一代负荷接入配电网的不确定性所导致的功率不平衡问题,提出了基于储能型SNOP的功率反馈控制策略;该控制策略以交流系统有功功率不平衡所导致的频率差值作为反馈量,并通过功率电流环控制端口变流器的有功功率传输,从而实现根据有功负荷的变化进行有功潮流实时控制,同时储能的加入...     

考虑需求侧响应的热电联供型微网经济优化运行

热电联供(combined heat and power,CHP)微网是提高可再生能源利用率以及实现能源转型的有效途径之一,具有广阔的应用前景。为保证其经济、灵活、高效运行,需对CHP微网进行合理的系统优化。为此提出考虑热、电负荷需求侧响应CHP微网多目标优化方法,热电负荷需求侧响应模型基于建筑物热力学模型,同时考虑可转移负荷的调度。在此基础上,建立基于热电负荷需求侧响应的多目标混合整数线性规划模型,采用所提复合粒子群算法求解。算例仿真结果表明,应用热、电负荷需求响应可以使供电、供热的灵活性大大提升,并且降低了系统经济运行成本。     

考虑储能装置容量安全差值的日前优化调度

为应对新能源出力的不确定性,提高储能装置在电力系统中应用的灵活性尤为重要.根据实际生产活动,提出了一种储能装置的初始时刻和最终时刻容量设置安全差值的优化方式.在此基础上构建火电、风电、光伏、抽水蓄能机组和蓄电池共同参与的日前优化调度模型.该模型以发电侧成本最低为目标,将水库和蓄电池的初始时刻和最终时刻容量设置一定的安全...     

基于最佳储能系统大小的微电网优化运行

提出了一种模型,分析微电网储能系统(energy storage system,ESS)的大小与经济效益之间的关系。以提高微电网的经济效益为目标,计算出ESS最佳大小。ESS越大,投资成本就会越高,但微电网的运行成本会随之下降。最佳ESS大小问题的研究,包括最大限度地减少了ESS的投资成本,以及微电网运行成本。建立一个包含ESS的实用模型,使用不同的运行策略,验证了最佳ESS大小的经济性和运行可靠性。     

考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略

为了解决快速频率恢复和缓慢实际功率调度之间的时间尺度分离问题,提出一种考虑优化调度的微电网频率恢复分布式预测控制策略。引入的一致性策略能够在同一时间尺度上处理优化调度和频率恢复,另外提出的实际功率调度方案分布式模型预测控制解决了通信延迟、通信中断和即插即用情景,并且将下垂、实际功率传输和相位角方程作为等式约束,从而预测每个微电网的行为。此外,终端值和不等式约束有助于确定可行解空间的界,从而减少优化时间。在4种测试情景下对控制器的动态性能进行实验评估,结果证明该控制器对负载变化和通信问题具有较强的鲁棒性,并且保证了频率快速回复与高效功率调度。     

Study on Optimizing Thermal Energy Storage Capacity for Heat Supply System

Thermal energy storage (TES) can increase the energetic efficiencies and, in many cases, the exergetic efficiencies of thermal energy systems. Steam boiler plant with a violently fluctuating load is a typical example when a steam accumulator is added to it. While the comparatively big first cost constitutes a barrier to the wide use of TES, the cost will notably be reduced through minimizing the necessary thermal capacity of it. The structure and illustrations are given for the computer program designed for performing the optimization. This program was applied to an existing boiler plant equipped with a steam accumulator. The results show that there would have been a big reduction in the necessary capacity, if the design of this steam accumulator had been optimized. Four conclusions have been reached.     

考虑用户综合需求响应的区域综合能源系统多目标优化调度

随着传统能源枯竭,为提高供能经济性和效率,区域综合能源系统应运而生,区域综合能源系统的优化调度成为关键问题.由于多种能源之间存在耦合,多种能源的综合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供新的手段.因此,首先分析了区域综合能源用户的多种能源需求侧响应函数,进而构建了以经济性和能效为目标的区域综合能源系统多目标优化调度模型,最后提出改进的带精英策略的非支配排序的遗传算法用于求解多目标优化问题.通过算例验证了该模型可有效解决区域综合能源系统的多目标优化调度问题,综合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

储能系统中梯次利用动力电池容量优化配置的研究进展

梯次利用动力电池在储能领域的应用,对于推动电力行业健康绿色发展、提高资源利用率、降低储能系统成本、推动储能系统商业化以及节能环保具有重要的社会意义和经济效益。储能系统的容量优化配置是实现最佳经济效益,不出现容量、功率缺配和超配情况的关键。对容量优化配置的最新研究动态进行综述,列举了国内外梯次利用动力电池在储能领域的应用现状,综合介绍了目前几种主要应用场景中梯次利用动力电池的容量优化配置技术,并对今后的研究方向进行讨论和展望。     

不确定性条件下储能配置辅助决策方法

针对新能源消纳中储能电源配置问题,基于随机规划理论,建立了考虑需求场景不确定性的储能电源配置期望值模型,提出基于场景聚类和遗传算法相结合的模型求解算法步骤,并基于某典型区域电力系统进行算例分析,验证方法的可行性和有效性.研究表明:基于期望值模型的储能配置辅助决策方法能够较好地量化新能源功率波动带来的需求场景不确定性,实...     

含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值.提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约...