风—光—储混合电力系统的博弈论规划模型与分析

综合分析由风力发电、光伏发电和储能电池组成的混合电力系统的技术经济特性,提出一类基于博弈论的混合电力系统规划模型。该模型以风力发电、光伏发电和储能电池的投资者作为博弈参与者,选取发电/储能容量作为参与者的策略,其收益计及发电/储能电池的全寿命周期费用、售电收入、系统供电可靠性等因素。根据博弈模型中可能的联盟关系,提出了...     

计及电池使用寿命的电动汽车充电站储能容量配置方法

电动汽车充电站接入配电网不但增加电网的扩容压力,而且充电站较大的负荷峰谷差造成设备利用率低。通过配置储能电池可有效降低负荷峰谷差,提高设备利用率。但储能电池的容量决定投入的成本,需要寻找最合适的容量达到成本最低的目标。由于储能电池寿命影响电池更换时间,需要准确估算储能电池在频繁不规则充放电状态下的寿命周期。本文采用雨流计数法统计电池工作周期内的充放电深度,并根据等效循环寿命曲线建立电池寿命损耗模型。以充电站日成本最低为目标,综合考虑充电站配电网的投资成本、储能系统的投资成本、维护成本及整体的运行成本,利用粒子群优化算法求解最优容量,最后对比不同类型充电站在不同场景下配置储能的价值。     

考虑储能寿命的风-光-火-储打捆外送系统容量优化配置

风光和火电打捆外送是新能源消纳的重要方式,如何确定其容量比成为难题。储能调节灵活,可以平抑新能源出力不确定性造成的影响,但频繁充放电会对电池储能的寿命造成影响。考虑储能的放电深度和循环次数建立了电池寿命量化模型,提出了计及储能寿命的风光火储打捆外送系统双层容量优化模型。上层以系统总成本最小为目标,下层以典型日调度成本最小为目标。利用机会约束处理新能源出力不确定性对系统备用容量的影响,基于序列运算将概率性机会约束转换为确定性约束,将问题转换为易于求解的混合整数线性规划问题。算例结果表明,配置储能可以有效降低系统成本。同时考虑储能寿命可以在保证经济性的前提下制定更合理的调度策略,延长储能使用寿命,验证了模型的有效性。     

考虑电池寿命和运行控制策略影响的风电场储能容量优化配置

为了满足电网对风电场功率变化率的要求,提出了一种改进的风电场储能容量优化配置方法.该方法计及电池使用寿命以及由此带来的电池更换成本,能够更加精确地反映风电场寿命周期内的储能系统经济性.以风电场寿命周期内储能系统初始购置及更换总成本最低为优化目标,建立了储能容量优化配置模型;将电池寿命和运行控制策略纳入优化模型;并将计及风储联合长期运行的优化模型视为黑盒函数,采用网格自适应直接搜索算法对该黑盒函数进行搜索求解,得到满足风电并网相关技术规定的最佳配置容量.在算例分析中采用实际风电场1a发电数据进行仿真计算,对比了改进前后优化方法对优化结果的影响,采用改进后的优化方法,风电场寿命周期内储能投资总成本可以降低15％～20％,验证了所提模型及其求解方法的有效性.     

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法EI北大核心CSCD

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

基于VxWorks实时系统的储能系统监控平台开发

风力发电和光伏发电具有间歇性和随机性的特点,风力/光伏发电系统和储能系统联合应用,不仅能有效减小风光发电对电力系统的影响,还能降低电力系统的备用容量,提高电力系统接纳风光发电的能力。而且,储能系统能够提高风光发电出力与预测的一致性,保障电源电力供应的可信度。介绍了应用于电池储能系统的监控平台,该平台基于VxWorks嵌入式实时操作系统,并已经在张北国家风光储输示范工程中得到成功应用。     

新能源侧储能系统综合经济效益评估方法与实例

随着储能技术的不断发展,储能在用户侧、发电侧及电网侧应用场景日益增多。但目前新能源侧储能尚未形成成熟的商业及盈利模式,有必要针对新能源侧储能综合经济效益进行评估。本文提出储能系统全寿命周期成本分析方法,全面考虑新能源侧储能在电源装机、节能减排等方面的综合效益,构建综合经济效益评价模型及方法,并通过典型实例对方法进行验证。结果表明,随着电池寿命增加、电池成本下降,储能系统具备较好的经济可行性。     

独立微网系统的多目标优化规划设计方法EI北大核心CSCD

该文围绕包含柴油发电机、风力发电、光伏发电和铅酸蓄电池的独立微网系统中的容量配置问题,提出了包含微网全寿命周期内的总成本现值、负荷容量缺失率和污染物排放的多目标优化设计模型。该优化模型在控制策略上,考虑了多台柴油发电机的组合开机方式、储能电池与柴油发电机之间协调控制策略,以及系统备用容量等问题。在优化变量上,选取设备类型和装机容量同时进行设计。最后利用自主开发的微网优化设计工具,针对某独立海岛微网系统开展了不同目标组合、不同控制策略下的分布式发电单元和储能电池的优化配置方案研究。     

Hybrid wind power balance control strategy using thermal power,hydro power and flow batteries

The increased number of renewable power plants pose threat to power system balance. Their intermittent nature makes it very difficult to predict power output, thus either additional reserve power plants or new storage and control technologies are required. Traditional spinning reserve cannot fully compensate sudden changes in renewable energy power generation. Using new storage technologies such as flow batteries, it is feasible to balance the variations in power and voltage within very short period of time. This paper summarises the controlled use of hybrid flow battery, thermal and hydro power plant system, to support wind power plants to reach near perfect balance, i.e. make the total power output as close as possible to the predicted value. It also investigates the possibility of such technology to take part in the balance of the Lithuanian power system. A dynamic model of flow battery is demonstrated where it evaluates the main parameters such as power, energy, reaction time and efficiency. The required battery size is tested based on range of thermal and hydro power plant reaction times. This work suggests that power and energy of a reasonable size flow battery is sufficient to correct the load and wind power imbalance.     

基于虚拟储能模型的楼宇冷热电耦合系统经济调度策略

建筑具有储热能力,可以将其等效为虚拟储能装置参与需求响应,从而减少系统运行成本,降低峰值负荷.基于此,建立了一种含虚拟储能的冷热电三联供-地源热泵耦合系统的优化模型,并从电负荷、热负荷角度分析其经济调度策略.首先,根据人体舒适温度范围和建筑性能建立虚拟储能的充放能模型;其次,建立冷热电三联供-地源热泵耦合系统的优化模型,以最小化系统日运行成本为优化目标,虚拟储能通过与热负荷的联系对目标函数产生影响,同时虚拟储能系统的充放能功率也受到相应的温度变化速率的约束;最后,以冬季场景为例,针对2类典型楼宇分别对电负荷和热负荷进行优化调度分析,并对仿真结果进行经济性分析.仿真算例证明,虚拟储能的引入可以在一定程度上降低系统的运行成本.     

考虑电动汽车移动储能的微电网调度

将电动汽车电池集成到微电网可以为微电网提供额外的电能存储,其收益取决于市场电力价格、电动汽车充电状态和进站/出站率等因素.假设微电网由热力机组、可再生能源和含储能设施的停车场组成.文章提出了一种考虑电动汽车移动储能特性的能源管理优化模型,模型的目标函数是最小化预期的总运营成本,包括前期市场的能源购销成本、热力机组的启停成本及发电成本、电池的磨损成本以及在每个场景中与当地电力分销商进行电力交换的成本等.采用Benders分解算法对模型进行求解,并利用修改的14节点系统进行了仿真验证.仿真结果表明:利用电动汽车电池的储能特性有效地降低了微电网的总运行成本.     

基于等效能折算的储能电站广义成本研究

储能技术是应对高比例新能源电力系统安全问题的关键技术之一。现阶段,成本因素制约了储能规模化商业应用。为此,针对不同类型储能电站广义成本问题,考虑不同类型储能效率、寿命的差异,以等效能折算为前提,分析储能全寿命周期进程中建设与运行特性的差异,构建基于等效能折算的储能全寿命周期成本模型与平准化电力成本模型;比较分析近年来投运/规划的抽水蓄能、锂离子电池储能、铅炭电池储能、全钒液流电池储能项目建设周期、征地成本等参量;对4种类型储能广义成本进行纵向、横向评估,讨论储能电站年充放电循环次数、充电电价、投资成本的变化对广义成本的影响。研究结果可为储能系统的选型规划提供参考。     

含虚拟储能的新能源高渗透电网深度调峰备用决策模型

随着西北新能源并网容量的快速增长,新能源消纳需求与反调峰特性的矛盾成为电网运行面临的严峻挑战,但电力运行的逐步市场化也为新能源消纳提供了新途径。基于此提出新能源高渗电网中虚拟储能、深度调峰共同参与备用的市场决策模型。首先,考虑新能源的波动性,构建引入不确定度的新能源备用模型;针对用户侧资源的价格敏感性,构建基于“虚拟储能”的“充放电”能力的备用模型;其次,基于火电机组深度调峰技术确定不同调峰深度的补偿机制,构建火电深度调峰参与备用的模型;最后,以新能源消纳为核心,系统调峰备用成本最小为目标,构建虚拟储能、火电深度调峰共同参与的备用决策模型。算例结果验证了所提决策模型对保证系统调峰备用容量的有效性。     

基于退役动力电池的家庭储能容量优化配置

将退役动力电池梯次利用于家庭智能用电系统的储能,可有效提升动力电池使用寿命,实现资源的高效利用。考虑到家用电动汽车的普及化,文章提出了一种家用电动汽车退役动力电池梯次利用于家庭储能的容量优化配置方案。从家庭常用负荷、家庭可调控负荷、梯次储能系统、电动汽车和家庭光伏等角度,建立了家庭能量系统模型;综合考虑梯次储能的投资成本,以用户用电投入最少为目标函数,以家庭能量系统中元件的运行条件为约束条件,构建了梯次储能容量优化模型;分析了基于改进粒子群算法和模糊控制算法的梯次储能容量优化步骤;结合算例,对所提模型和算法的可行性进行了验证。结果表明,与无储能的系统相比,梯次储能的优化配置可有效降低家庭日电费量,且效果显著。     

Assessment of utility side cost savings from battery energy storage

A method of determining the dynamic operating cost benefits of energy storage systems for utility applications is presented. The production costing program DYNASTORE is used to analyze economic benefits for “utility B,” an isolated island utility, using heuristic unit commitment algorithms. The unit commitment is done using chronologic load data and a detailed model of the utility characteristics. Several unit commitment scenarios are run for utility B, and the results are presented. Comparisons between various battery energy storage system (BESS) applications, as well as cases with and without battery storage, are shown. Results show that for utility B, a BESS of 300 MW size used for spinning reserve provides the greatest economic benefit     

A positive-sequence current baseddirectional relaying approach for CCVTsubsidence transient condition

With the increasing connection of controllable devices to isolated community microgrid, an economic operation model of isolated community microgrid based on the temperature regulation characteristics of temperature controlling devices composed of wind turbine, micro-gas turbine, energy storage battery and heat pump is proposed. With full consideration of various economic costs, including fuel cost, start-stop cost, energy storage battery depletion expense and penalty for wind curtailment, the model is solved by hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm. The optimal output of the micro-sources and total operating cost of the system in the scheduling cycle are also obtained. The case study demonstrates that temperature adjustment of temperature controlling devices can adjust the power load indirectly and increase the schedulability of the isolated community microgrid, and reduce the operating cost of the microgrid.     

Optimal economic operation of isolated community microgrid incorporating temperature controlling devices

With the increasing connection of controllable devices to isolated community microgrid, an economic operation model of isolated community microgrid based on the temperature regulation characteristics of temperature controlling devices composed of wind turbine, micro-gas turbine, energy storage battery and heat pump is proposed. With full consideration of various economic costs, including fuel cost, start-stop cost, energy storage battery depletion expense and penalty for wind curtailment, the model is solved by hybrid particle swarm optimization (HPSO) algorithm. The optimal output of the micro-sources and total operating cost of the system in the scheduling cycle are also obtained. The case study demonstrates that temperature adjustment of temperature controlling devices can adjust the power load indirectly and increase the schedulability of the isolated community microgrid, and reduce the operating cost of the microgrid.     

计及机会约束规划的园区能量枢纽经济调度

能量枢纽(Energy Hub, EH)是实现多种能源互补利用的载体,而园区级能量枢纽中存在着大量的不确定性因素,包含可再生能源出力波动、负荷预测偏差、机组故障、外界环境及用户用能规律等。构建了一个包含冷热电联产系统、蓄热设备、电动公交车换电站的商业园区能量枢纽模型,研究了在不确定性因素下园区能量枢纽经济运行问题。以最小综合运行成本为目标函数,提出了一种计及机会约束规划的园区能量枢纽经济调度模型,将燃气轮机热电备用出力、后备电力市场购电设置为能量枢纽机会约束。所建模型为典型的0-1混合整数线性规划问题,基于Matlab/Yalmip/Cplex解算器进行求解。算例分析了不同运行场景、置信水平对园区能量枢纽经济调度的影响,结果表明:所建立的模型能够协调多种能源的运行,可以为方案决策者在风险与经济之间提供参考。