含混合储能的微电网能量优化管理

为抑制微电网中新能源出力的波动并降低微电网的经济成本,通过引入混合储能设备来平抑新能源出力波动。构建了一种含混合储能的微电网能量管理模型,采用超级电容器和蓄电池组成混合储能设备,并设定风/光/混储/网/柴的依次供电顺序,采用Tent混沌映射、择优选择搜索空间和捕食位置以及Lévy飞行等改进策略对秃鹰搜索算法进行改进,提高算法的收敛速度和全局搜索能力,并运用于微电网综合成本优化求解。选取某地区四种典型日进行算例分析。结果表明：本文提出的微电网容量优化配置模型、混合储能设备、供能策略和改进BES算法能有效增强微电网平抑新能源出力波动的能力,降低微电网经济成本,并且改进的BES算法具备较强的收敛速度和求解能力。     

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。     

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。     

计及需求响应的联网型微电网储能容量随机规划方法

为了获取更理想的储能容量规划结果,在考虑功率平衡最优和需求响应的基础上,提出了一种新的联网型微电网储能容量随机规划方法。在需求响应条件下基于联网型微电网的运行模式和随机理论,将功率平衡最优作为规划目标,组建储能容量随机规划模型。利用改进粒子群算法对构建的储能容量随机规划模型进行求解,获取最优联网型微电网储能容量随机规划方案。实验结果表明：随着电容电量的不断增加,微电网的整体平衡能力开始变强;所提方法的能量平衡能力指标更高,储能额定电量容量更稳定,储能系统负荷更小,规划效率更高。所提方法能够更好地实现联网型微电网储能容量规划。     

含混合储能的风光储系统容量优化配置

由于可再生能源的不断发展,电网对各种能源存储技术的需求日益增长,通过提出一种利用废弃矿区建立含重力储能的混合储能系统解决新能源消纳的问题。以年均系统成本最小化为目标建立微电网容量优化配置模型,通过分析含风力发电机、光伏组件、蓄电池和重力储能装置的微电网各发电单元特性,并采用改进粒子群优化算法对该模型进行优化求解。算例结果表明,该模型提高了系统的经济性,系统负荷缺电率等可靠性指标也得到了明显提升。     

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。     

考虑电力弹簧的电氢微网系统容量优化配置

由于风机和光伏出力的随机性和波动性以及微电网系统拓扑结构的复杂性,对系统容量优化问题带来了很大的挑战。为了提升可微网经济性和再生能源的消纳能力。在新能源余电制氢的基础上,本文提出了一种考虑电力弹簧的电氢微网系统容量优化配置研究方法。首先建立了风、光、氢及电力弹簧的数学模型,然后提出相应的能量控制策略,最后设置以全寿命周期成本和能源浪费率最低作为目标函数,采用改进NSGA-Ⅱ算法对方案进行配置。为验证方案可行性,结合某地具体数据,寻求最优配置方案。对配置结果分析表明在电氢微网中加入电力弹簧装置后可有效提高风光资源利用率并降低储能成本,进一步提高了所配置微网系统的经济性,为微网容量优化提供新思路。     

基于改进PSO算法的石油钻机微电网混合储能系统容量优化

针对石油钻机运行过程中经常出现负载突变以及钻具下放过程中产生的再生回馈制动能量没有充分利用的问题,提出将储能系统接入石油钻机微电网,从而减少能量的浪费并改善电能质量.然而储能系统的接入会增加其钻机微电网系统的成本,其成本一般占到微电网系统的1/4～1/3.为提高系统的经济性,减少其运行费用,提出一种石油钻机微电网混合储能系统的容量优化方法,以系统的全生命周期费用最小为优化目标,建立其容量优化模型,并通过优化加速因子改进了粒子群算法,最后采用算例在Matlab中进行仿真,从而验证其优化模型与算法的正确性和有效性.     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

光储微电网混合储能系统的控制策略及开关优化

传统光储微电网混合储能系统控制策略将蓄电池视为容量无限大的理想元件,而实际上蓄电池容量有限,当蓄电池剩余电量达到阈值无法正常工作时传统控制策略将不适用。在二阶低通滤波法的基础上提出一种光储微电网混合储能系统的新型控制策略,同时考虑超级电容与蓄电池的剩余电量,根据储能元件的荷电状态调整储能元件输出电流参考值,维持储能元件剩余电量,但在极端天气情况下,仍需与储能元件保护开关相配合。由于采用传统储能元件保护开关的储能系统需独立的充放电电路,存在成本较高、充放电不连续等问题,因此,对储能元件的保护开关进行了改进,利用开关与二极管并联使其具有4种工作状态,在储能元件剩余电量达到阈值时,可自动恢复电量,降低了成本,提高了并网输出电能质量。最后结合新型控制策略与改进的保护开关,提出整体的混合储能系统控制方案,并用 Matlab／Simulink 对其进行仿真验证,结果证明了所提方法的正确性与可行性。     

天然气制氢的园区综合能源系统氢储能优化配置

在我国致力于实现碳达峰、碳中和的要求下,氢能因具有零碳排高热值的特点,氢能产业发展成为我国未来发展的重要目标。针对电解水制氢储能的工业园区综合能源系统能量转换效率不高、制氢量少、经济效益低的特点以及国家对氢能发展大规模低成本制氢的需要,提出了一种以天然气制氢模式代替电解槽制氢的氢储能园区综合能源系统架构。在分析天然气水蒸气重整制氢单元的能耗与能量回收利用以及氢储能单元电、热、气多种能量特性的基础上,建立了天然气制氢储能的氢储能模型;进一步考虑设备投资成本、运行成本、碳排放价格以及制氢效益,以年化投资成本最小与年运行收益最大为目标建立目标函数,利用快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行求解,提出了以天然气制氢储能的园区综合能源系统氢储能优化配置模型。最后以新疆某园区为实际算例分析了园区配置氢储能后电源、电负荷、热负荷特性,运行经济效益以及天然气价格与碳排放价格对配置的影响,验证了通过配置天然气制氢的氢储能提升园区综合能源系统制氢量与运行收益的可行性,并指出了适用场景。     

如何构建微电网的配置决策模型

在微电网稳健发展的进程中,其优化配置问题占据了越来越重的分量。要。由于微网是局部区域供能系统,故其优化设计问题主要归结为容量配置问题。所谓微网系统容量的优化配置,就是根据微网内可再生能源资源、负荷需求等情况,围绕一个优化目标,确定微网内各分布式微电源、储能系统的最佳类型和容量配置方案。如何充分兼顾各方利益诉求,提高他们参与微电网项目的积极性,在微电网配置决策进程里具有重要意义。该研究从利益相关者分析入手,深入分析微电网利益相关者的构成及其利益关系,通过对微电网开发中主要利益相关者(政府、大电网、投资商)进行角色分析,确定了应该把政府、投资方、用户和电网等核心利益相关者都纳入到微电网配置决策模型之中,成为该模型目标函数的构成要素。     

蓄电池在微电网中储能控制技术研究

微电网中含有负荷、发电、输配电等系统,为了保持电能质量和系统可靠性,就必须保持功率的动态平衡,储能系统通过吸收和发出功率保证了系统的稳定及供电质量的可靠。文中简要分析了包含储能系统的微电网的系统结构,研究了适用于微网的储能设备的控制方式,根据铅酸蓄电池的性能特性,在实验基础上对微电网中铅酸蓄电池储能容量进行了分析计算。     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

微电网蓄电池储能控制技术研究

微电网中含有负荷、发电、输配电等系统,为了保持电能质量和系统可靠性,就必须保持功率的动态平衡,储能系统通过吸收和发出功率保证了系统的稳定及供电质量的可靠。文中简要分析了包含储能系统的微电网的系统结构,研究了适用于微网的储能设备的控制方式,根据铅酸蓄电池的性能特性,在实验基础上对微电网中铅酸蓄电池储能容量进行了分析计算。     

基于PSASP/UPI建立通用储能系统模型及应用研究

摘要 为了解决当今世界的能源短缺的问题,风电并网是重要方法之一,配置合适的储能系统是实现大规模风电联网运行的有效途径。本文首先以电池储能为例介绍了储能元件的主要技术参数。通过对三种典型的电池特性分析提出了通用的储能系统物理模型,并且建立了不同储能系统的通用数学模型。本文建立的通用数学模型能体现不同储能系统的响应延迟,充电和放电功率限制和容量的限制,不同储能系统的差异体现在储能系统的技术参数的不同。利用电力系统分析软件PSASP/UPI用户自定义程序进行自定义建模。通过PSASP软件中IEEE-WSCC三机九节点标准系统为例进行仿真,并对仿真结果进行分析,有效的验证了该通用储能模型的合理性和有效性。同时针对仿真结果,对储能系统配置问题给出了相关建议。     

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束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型.针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题.最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置.算例测试结果验证了所提模型和方法的有效性.     

微网热电储能容量配置优化

可再生能源发电和负荷具有随机性,因而储能装置是保证微网安全稳定的重要组成部分.针对某热电联供微网,提出了类比蓄电池的蓄热罐出力建模方法,在此基础上建立了基于经济调度热电储能优化配置模型.采用多场景方法考虑微网中的随机因素,运用人工蜂群算法优化不同容量下微网运行方式,比较不同储能容量下微网的综合成本,从而确定最优储能方案.通过算例验证了所提方法、模型能有效降低微网的综合成本.     

含混合储能的冷热电联供系统运行策略及容量配置

冷热电联供系统是分布式能源未来主要发展方向和形式。建立了含混合储能的冷热电联供系统多目标优化模型,考虑设备初始投资成本和维护成本,分析在"以电定热"和"以热定电"不同运行策略下混合储能初始容量及总容量配置对系统能源性、经济性、环境性评估指标的影响,得出储能容量最优配置及系统运行策略,并与不含储能系统对比验证。通过算例验证表明,合理的储能容量配置及运行策略选择有助于提高系统能源利用率,减少二氧化碳排放和运行成本,为冷热电联供系统规划运行提供一定的理论和技术参考。     

交直流混合微电网关键技术及其示范工程

介绍了交直流混合微电网的拓扑结构及运行特点,阐述了交直流子网的协调控制策略,并根据交直流微电网的特点设计了超级电容-锂电池混合储能系统及适用于低压交直流混合微电网的双向交直流功率变换器控制策略。详解了太原理工大学风光储交直流混合微电网示范工程,依托此示范工程,可开展多种基于微电网的相关研究。此示范工程的建立可为未来交流混合微电网的改造与发展提供理论与实践依据。