用于松弛调峰瓶颈的储能系统容量配置方法

利用大规模电池储能系统对电网负荷"削峰填谷",减少日负荷波动幅度,可以缓解发电机组对负荷追踪调控负担,使电网具备更多向下调节容量来接纳风电。基于给定的负荷特性,分析储能系统配置容量与其改善负荷波动水平之间的关系,以储能系统投资成本、经济效益为约束,以综合效益最大为目标,提出一种用于松弛调峰瓶颈的大规模储能系统容量优化配置方法。针对2010年某省电网接纳风电受限现状,利用该方法对其进行改善,分析了储能系统运行年限、投资成本对其容量配置的影响,算例结果验证了所提出方法的可行性。     

风蓄火联合运行电力系统动态经济优化调度

针对风电的波动性和反调峰特性,为减少火电系统调峰压力,考虑到抽水蓄能机组启停迅速、工况转化灵活等良好的运行特性,建立风电-抽水蓄能电站-火电站联合调度模型。以充分利用清洁能源、降低系统运行成本和火电机组平稳运行为目标建立多目标优化调度模型,充分发挥抽水蓄能机组在电力系统中的调节作用。以避免系统容量冗余、避免火电机组频繁启停和低负荷运行为原则,确定火电机组调度台数。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例分析,研究抽水蓄能机组的运行效益及联合调度时抽水蓄能机组的调度运行规律和各类机组间的配合运行特点,计算结果表明模型能够为充分利用风电提供良好的调度运行策略,具有一定的实用性。     

风电-抽水蓄能系统优化运行建模与河北南网案例分析

以风电入网时与储能电站联合运行方式为背景,以得到协调运行控制策略为目的,拟定了风电-抽水蓄能联合系统的3种运行方案:风电全部通过抽水蓄能发电来实现并网;电网允许一个较小的基准容量的风电直接并网,其余风电通过抽水蓄能来实现并网;电网允许一个较大的基准容量的风电直接并网,其余风电通过抽水蓄能来实现并网。分析了风电机组不同典型日的运行曲线,结果表明:不同运行方式对抽水蓄能电站的协调运行控制策略影响不同,抽水蓄能电站作用取决于电站规模,并给出了联合运行系统的协调控制基本原则。     

匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法及其经济性评估

储能系统被认为是提高电网风电接入规模的有效手段.然而,针对不同目标的储能系统控制方法所达到的调控效果、储能容量配置将有所差异.为提高系统接纳风电能力,避免储能系统过度调控,研究了提高电网风电接纳的储能系统控制问题,分析了制约风电接纳的源网瓶颈,提出了匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法,考虑储能系统成本与运行收益,对提高风电接纳规模的储能系统运行综合效益进行评估.针对某地区实测数据,计算储能系统不同额定功率下的容量需求,对其进行经济性评估.算例结果表明,匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法能够较准确的改善风电功率对系统影响,同时,储能系统高昂成本是制约储能技术大规模应用的重要因素.     

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。     

参与调峰的储能系统配置方案及经济性分析

配置储能系统是减少机组调峰负担、增加风电接纳空间的有效手段.该文提出一种储能辅助电网调峰的配置方案.该方案外层模型为优化配置模型,以储能系统净收益、火电机组出力标准差改善量以及新增风电接纳量指标构成多因素优化模型,采用迭代计算的方法得到配置备选集内所有方案的多因素指标,选取最优值作为兼顾技术性及经济性的储能系统配置结果.外层模型各指标依靠内层模型输出参数进行计算,内层模型为优化调度模型,综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本,以系统调峰运行成本最小为目标,优化系统风电接纳量,并得到储能系统充放电功率及火电机组出力.最后,基于某局部电网实测数据,验证了配置方案的有效性,并对储能系统全寿命周期内的经济性进行分析.     

含抽水蓄能的风水火联合机组组合研究

针对含抽水蓄能和风电系统,基于风电功率概率分布特性,并结合火电机组和抽水蓄能运行特性的差异,提出了一种新的抽水蓄能和风电合作方式。其核心是对火电机组和抽水蓄能在应对风电不确定性过程中承担的作用进行区分,通过抽水蓄能和风电的合作应对风电预测误差中出现的概率较小、幅值较大的部分。常规的风电波动仍由火电机组应对,以节省抽水蓄能有限的调节资源,提高火电机组备用响应有效性。在此基础上,将抽水蓄能和风电合作纳入到机组组合决策中,建立了含抽水蓄能的风水火联合机组组合模型。并通过26节点地区电网验证了该模型在减少火电机组启停,提高系统消纳风电能力方面的有效性。     

泰山抽水蓄能电站运行决策分析系统的开发与应用

抽水蓄能电站对电网削峰填谷,改善火电机组运行环境具有重要意义。设计实现了山东泰山抽水蓄能电站调度运行决策分析系统,基于滚动决策思想分别建立了火电机组调峰平衡决策模型、抽水蓄能机组运行效益预估模型、抽水蓄能运行决策模型以及抽水蓄能运行效益后评估模型。实际应用表明,该系统能够充分发挥抽水蓄能机组对山东电网运行的安全性、经济性的作用,为抽水蓄能机组调度运行提供了方便实用的工具。     

多元电力系统中抽水蓄能的经济性问题研究

提出了从多元电力系统的角度对抽水蓄能进行经济性分析的方法。基于混合整数规划构建了含火电、CCGT、水电、风电、核电、抽水蓄能等各类电源的多元电力系统机组组合模型。采用该模型计算抽水蓄能单位容量的收益现值,并与单位容量的投资成本比较以分析其经济性。算例测试的结果证明了模型和方法的可行性。在此基础上,进一步研究了负荷侧的峰谷差率、电源侧的风电容量、水火电比例、核电容量和火电调节范围变化对抽水蓄能经济性的影响。算例结果显示,水火电比例、风电容量以及核电容量的变化对抽水蓄能的经济性的影响较大。     

利用风蓄联合削峰的电力系统经济调度

风电出力具有波动性和反调峰特性,大规模风电接入电网间接拉大了负荷的峰谷差,使火电机组频繁启停,系统运行成本增大。抽水蓄能电站因其良好的储能能力以及调度的高度灵活性往往作为系统的调峰电源。将二者结合,提出了风蓄联合系统削峰的调度策略,利用抽水蓄能的储能环节将风电出力时空平移,使原本波动无序的风电成为稳定可调度的电源,具备削峰填谷的能力,平滑净负荷曲线。建模引入最大化风蓄联合出力的目标函数,不仅减少了火电出力的燃煤耗费,而且避免了弃风的遗憾,充分发挥了风蓄节能环保的优势。算例分析验证了所提模型的可行性和有效性。     

计及弃风成本的含抽水蓄能电力系统随机优化调度

针对风电入网的消纳难题,提出了抽水蓄能参与调峰的数学模型。将弃风成本作为经济指标之一,风速和负荷作为不确定变量,建立了风电-火电-抽水蓄能随机规划模型。处理机会约束条件时,提出以bootstrap抽样法估计置信区间,以提高精确度。在IEEE 30节点系统上进行仿真测试,对不同风电和抽水蓄能装机容量情况下的经济性进行分析。结果显示：风电装机容量由300 MW增加到400 MW时,弃风成本升高,系统对抽水蓄能的容量和备用容量需求也随之增加;当风电装机容量达到400 MW时,将抽水蓄能容量提高到90 MW,相比于无抽水蓄能参与调度的情况,能够节约经济成本约5%左右,且参与启停调峰的火电机组由2台减少到1台。算例表明针对不同装机容量的风电,合理地配置抽水蓄能容量,多元协调配合进行调峰,才能实现低成本消纳风电的目的。     

抽水蓄能电站对地区电网风电接纳能力的研究

以地区电网实际系统为例,将抽水蓄能机组和风电机组一起纳入组合问题当中,建立抽水蓄能-风电联合供电模型,并以风电最大经济效益为目标构建联合系统优化运行模型。并利用该优化模型分析了不同季节典型日下抽水蓄能电站对风电接入电网各项指标的影响。结果表明,在该地区电网中,只有当风电容量超过系统的接纳能力时,抽水系能电站的作用才能较为显著的得意体现。与此同时,风电并网的各项指标也随着抽水蓄能电站容量的增加而得以改善。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。     

基于适应度函数的抽水蓄能优化调度

针对包含抽水蓄能机组、风电、核电的电力系统,建立以总运行成本最小化为目标的联合调度优化模型,提出一种新的基于适应度函数的求解算法。研究结果表明,抽水蓄能机组的削峰填谷效果很好,能降低电力系统总成本和碳排放成本,最大可使其分别降低1.212% 和60.456 %;且当抽水蓄能机组传输容量宽裕、风电等机组传输容量受限时,抽水蓄能机组的削峰填谷效益最好,系统总成本和碳排放成本最低。     

基于情景分析法风电场中储能系统经济调度

为保证电网安全、稳定、经济运行,储能系统在电力系统中得到了广泛应用,通过调控其功率及运行状态,可提高电网各个环节的灵活性,实现电网经济调度。本文首先综合考虑储能系统功率、容量、状态维持时间、爬坡速率等约束条件及风力发电机组出力、开停机时间等约束条件,建立储能系统的稳态模型与机组组合调度模型,并对风电出力进行预测,采用情景分析方法,以电力系统中总发电成本最小为优化目标,实现风电上网情况下含规模化储能系统电网经济有效运行。并通过实际算例分析储能系统对风电机组开停机、出力的影响及储能对接纳风电的作用,达到平衡风力发电机组承担负荷分布、降低发电成本的目标。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

基于时序负荷的独立电网风/柴/储电源系统容量优化

为了提高独立电网运行的经济性,提出一种独立电网中风电机组、储能装置和柴油发电机组等电源装置容量的优化配置算法。利用时序风速、负荷曲线,结合独立电网可能的运行模式及控制策略,在已知风电机组额定容量的前提下,确定储能装置及柴油发电机组的最优容量配置。分析混合发电系统年度供电成本随风电机组额定容量的变化规律,以供电成本最低为目标函数,求解风电机组最优容量以及相应的储能装置和柴油发电机组的容量配置。算例分析结果表明,该方法能有效提高含风能和储能装置的独立电网的经济性,降低供电成本,证明了方法的正确性和有效性。     

多视角下典型蓄电系统参与调峰对电力市场的经济性影响分析

从多角度分析了不同储能系统的经济效益。基于平准化模型对常规发电领域的传统调峰形式计算了包括燃煤和联合循环机组在内的部分负荷下火电全网平均发电成本。分析了蓄电参与电网调峰时电力系统的燃料消耗变化特性。针对抽水蓄能、压缩空气储能、电池储能3种系统,依次从资源效益侧、社会效益侧、投资盈利侧进行了经济性研究,分析了燃料消耗、装机容量、峰谷电价差、环境效益和电网动态调节对储能系统综合经济效益的影响程度以及储能投资角度的经济性。综合考虑填谷比例的影响,从不同角度给出了相对于传统调峰的调峰经济效益:在填谷比例为20%时,3种储能方式调峰燃料节能效益可达0.001～0.030元/(kW·h),效益主要来源于低谷时火电机组负荷率的提升;从社会效益侧考虑,可产生综合效益0.14～0.23元/(kW·h),其中峰谷差价效益为主要收益,占总收益的58%～76%;从投资侧考虑,抽水蓄能、压缩空气储能、电池储能系统在峰谷电价差分别为0.42、0.452、0.82元/(kW·h)以上时才能实现盈利。     

抽水蓄能机组励磁系统运行特点分析

针对抽水蓄能机组与火电机组在运行方式上的不同,分析抽水蓄能机组在启动、停机的控制方式下励磁系统的运行特点。结合抽水蓄能机组在电网中所起的作用,介绍在电网调峰和黑启动时机组励磁系统的运行特点。