交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

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。     

考虑光伏渗透率和时段划分的光储优化运行

随着光伏渗透率的提高，合理的时段划分对光储系统优化运行有重要的意义。首先，介绍光伏接入场景下的峰谷平时段划分方法，利用时段划分用户响应后的负荷构建光储运行策略，得到光伏消纳和储能配置情况；其次，以储能成本和提高负荷率奖励费用综合最优为目标，考虑光伏弃光率等因素的影响建立光储优化模型；最后，通过免疫粒子群算法对储能配置进行优化求解。算例结果证明所提光储运行策略和优化模型的合理有效性。     

计及储能电池寿命衰减的居民小区光储优化配置

在居民小区配置光伏系统可减小电力系统的供电压力,配置储能装置能够减小光伏弃光率,同时还可以实现负荷的时空转移,减小负荷峰谷差。为使居民小区光储系统的配置更加合理,利用充放电次数和放电深度对储能电池寿命的影响,通过改进曲线拟合方法及线性分段处理方法,获得更加准确的曲线拟合函数和与原曲线更加贴合的分段线性函数,建立储能电池动态损耗模型;以光储系统年均净收益最大和负荷峰谷差最小为目标函数,对光储系统进行优化配置;最后使用不同权重求解方法得到光伏出力值及负荷需求值,采用多目标粒子群算法对在不同运行场景下的居民小区光储系统配置问题进行求解,并通过仿真对比分析不同运行场景下光储系统的运行策略。结果表明,居民小区储能系统在并网场景下的经济性和削峰填谷效果更佳,所采用模型合理有效,可为居民小区光储系统的规划建设提供参考。     

光伏-储能-热电联产综合能源系统分解协调优化运行研究

为了实现综合能源系统电热网在各自信息隐私保护情况下达到全局最优,该文研究了光伏-储能-热电联产(CHP)综合能源系统的协调优化运行,探讨了在隐私保护前提下运用分解协调优化方法求解的可行性。该文首先建立电热耦合系统的分解优化运行模型。其次,利用Benders分解方法对模型进行求解,将模型分解为热力系统主问题和电力系统子问题,通过两个系统之间迭代计算,得出各系统设备的最优出力分配;然后,研究了基于Benders分解法的系统间交互模式,在尽可能保证主、子问题各自信息有效保护隔离的前提下,两个系统之间只需要交换隐私化后的参数及Benders约束,最大程度地保护了电/热系统的信息隐私。最后,利用三个典型场景下的算例对比分析验证了该文方法的合理性。     

考虑储能动态运行特性的充电站光储容量优化配置模型

光伏和储能技术的快速发展,为“新基建”背景下大规模充电桩接入电网提供了可靠支撑。考虑到城市充电站配置光伏以及储能系统,文章提出了光储容量优化配置方法。首先,基于储能系统的充放电特性,融合储能容量衰减、寿命损耗、动态效率特性,建立了动态的精细化储能模型。然后,在精细化储能模型基础上,以充电站成本最小化为目标建立混合整数非线性模型(mixed integer non-linear programming, MINLP),并通过分离变量转化为双层规划模型,外层利用遗传算法全局寻优,内层转化为线性规划模型求解,最终确定充电站的最优光储配置容量。最后,通过算例对模型进行仿真,仿真结果证明了模型及其求解方法的可行性,能够为电动汽车充电站的光储容量配置提供参考。     

基于MILP的用户光储系统储能配置场景适应成本分析

针对联网用户侧光储系统的储能容量优化配置问题,采用K-means 聚类算法和聚类数判断指标筛选典型光伏出力场景集合用于储能规划,分析在不同光伏出力场景下因储能容量缺额或容量冗余产生的场景适应成本;以总场景适应成本最小为目标建立储能容量配置和运行优化的混合整数线性规划模型,优化决策用户光储系统的储能容量配置及运行策略;分析低谷电价与富余光伏倒送价对储能容量配置和运行策略的影响。算例结果表明,模型可计及光伏出力不确定性,优化规划储能容量,并场景化细粒度衡量储能规划方案应对光伏出力变化的经济代价,为用户侧储能投资提供更高效的决策支持。     

智能楼宇中的电-热储能系统双层优化配置模型研究

智能楼宇中的光伏系统需配置储能元件以提高其生产效率,然而在现有技术中,电池储能系统已经不再是最经济的解决方案.相比而言,热储能系统能提高光伏自消纳,同时降低电池储能装置的配置容量.因此,文章提出了智能楼宇中储能系统的优化配置模型,模型中包含了光伏系统、热泵装置、电-热储能装置.为了同时优化电储和热储系统,文中采用蒙特卡洛模拟和元启发式算法,以最小化智能楼宇的年综合运行成本.文章主要通过调节储能罐中的水流量以满足热能需求,同时基于需求响应控制热泵运行和电池储能系统的充放电行为.算例验证了所提模型的有效性.     

独立光伏系统光储容量优化配置方法

为提高独立光伏系统的供电可靠性和光伏利用率,需要合理配置光伏组件和储能系统的容量。根据光伏系统?储能联合运行的特点,考虑运行过程中储能能量的动态变化过程,以储能单元的技术特性为约束,提出以负荷缺电率(loss of power supply probability,LPSP)和能量溢出比(energy excess percentage,EXC)为考核指标的光伏、储能容量的联合配置方法。在给定案例条件下,考虑了阀控铅酸电池、锂离子电池和全钒液流电池3种类型,分别对3种电池储能进行了容量配置,并以初始投资最小为目标,计算最优光储容量配置。结果表明,在相同配置情况下,采用全钒液流电池系统供电可靠性较高、经济性较好,而在满足指标要求下,采用阀控铅酸电池系统初始投资最小。     

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.     

光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。     

分布式光伏储能系统的优化配置方法

光伏发电的随机性和间歇性导致资源利用率低,储能具备控制灵活、响应快速的特性,是当前解决光伏并网和提高消纳的有效手段之一。目前,高昂投资成本是制约储能推广应用的关键,文中从成本角度出发研究了分布式光伏系统中储能的优化配置方法。首先,以分布式储能系统的投资和运行成本为目标,同时考虑储能接入位置、配置容量、荷电状态和电网运行状态等为约束条件建立双层优化模型;然后,介绍优化模型求解方法,外层采用遗传算法优化储能配置位置、功率和容量,内层采用粒子群算法结合MATPOWER潮流计算工具优化储能日内运行策略;最后,在Matlab软件中采用IEEE9节点系统验证了优化配置方法的可行性和有效性。     

考虑电池寿命损耗的园区综合能源电/热混合储能优化配置

针对园区综合能源系统(PIES)储能容量优化配置问题,为提升PIES规划-运行经济性,提出了考虑电池寿命损耗的PIES电/热混合储能优化配置方法.首先,构建了适用于PIES规划问题的电池寿命损耗模型,用于量化评估电池寿命损耗;进而,在考虑PIES多能互补特性基础上,引入电池置换成本体现电池寿命损耗的长期影响,以电/热混合储能投资置换成本与运行成本等年值最低为目标函数,建立了PIES电/热混合储能容量双层优化配置模型;最后,通过算例验证了文中混合储能配置方法对系统规划-运行经济性、电池使用寿命的提升效果,并比较分析了电/热混合储能与单一储能对系统规划-运行经济性和电池使用寿命的影响.     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

Optimal configuration analysis for a campus microgrid—a case study

The foremost issues of 21st century are challenging demand of electrical energy and to control the emission of Green House Gases (GHG) emissions. Renewable energy resources based sustainable microgrid emerges as one of the best feasible solution for future energy demand while considering zero carbon emission, fossil fuel independency, and enhanced reliability. In this paper, optimization and implementation of institutional based sustainable microgrid are discussed based on cost analysis, carbon emission, and availability of energy resources. Various microgrid topologies are considered for addressing the most ideal solution. The metrological data such as irradiance is acquired from solar satellite data of NASA (National Aero Space Agency) while the data for wind speed is taken from synergy enviro engineer’s site. HOMER® simulation tool is used for modelling and optimization purpose.     

基于KL散度的含储能机组组合分布鲁棒优化方法

为应对风电场出力的波动性和随机性给机组组合带来的问题,提出了基于Kullback-Leibler(KL)散度的含储能机组组合的两阶段分布鲁棒优化模型。在电池储能的运行模型的基础,将电池储能模型嵌入到传统的火电机组组合模型中,建立了含储能的机组组合两阶段优化模型;基于KL散度构建了风电场出力的模糊集,形成了含储能机组组合的两阶段分布鲁棒优化模型,通过对偶变换和广义Benders分解将其转化成易于求解的混合整数凸优化模型进行求解。通过IEEE RTS 24节点系统仿真结果表明,所提出的分布鲁棒优化方法保守性优于鲁棒优化方法,经济性接近随机优化方法,且随着KL散度增大,机组组合成本缓慢增加。     

超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统容量配置方法研究

采用混合储能系统能够降低储能配置的年均综合成本,提高光伏发电系统的经济效益。针对超级电容器-飞轮-蓄电池混合储能系统,采用经验模态分解方法把光伏发电功率与负荷功率之间的不平衡功率分为高频、中频和低频三部分,分别作为超级电容器、飞轮和蓄电池的参考功率;构建以年均综合成本最小为目标函数,同时考虑混合储能系统的充电与放电功率和剩余电量等约束条件的容量优化配置模型,采用遗传算法进行优化,并通过实例分析验证了该配置方法的有效性。     

基于万有引力搜索算法的微电网风光储容量优化配置

针对规模化风光储发电单元运行可靠性差、经济效益低等问题,通过采用多目标万有引力搜索算法,实现对风光储发电单元的优化配置。建立发电单元的输出功率模型,包括风力发电机输出功率模型、光伏电池输出功率模型和储能电池输出功率模型;采用某地区2015年1月至12月的风光数据,得出风机、光伏电池一年的输出功率。以风机、光伏电池及蓄电池的容量为决策变量,以成本、能源浪费率及缺电率最小为优化目标,得到最优风光储容量配置组合。     

考虑电动汽车影响的农村家庭新能源容量优化配置方法

针对以光伏发电为主体的农村家庭新能源系统容量优化配置问题,从用户经济效益的角度出发,提出一种将电动汽车（electric vehicle,EV）用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。首先构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型,并结合市场电价机制及EV的使用需求制定了新能源系统综合运营模式,然后以粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法求解得到家庭新能源系统中分布式电源的最优配置容量。最后,基于河北省石家庄某典型农村家庭实际用电负荷数据和气象参数进行仿真实验,结果表明：将EV与光伏出力结合,可以有效提高系统能源利用效率,减小家庭用能成本。