快充电站多类型应用方式的并网影响及控制技术综述

随着能源互联网建设的加快推进,电动汽车等移动式负荷的渗透率将逐渐上升,同时快充电站也将趋于规模化运营。复杂的网络结构和多主体调控方式大幅增加了电网的控制难度和失稳风险。通过调研国内外对快充电站并网影响因素及涉网性能的研究现状,重点分析规模化快充电站运行对电网3个主要方面的挑战;针对能源互联网中“快充电站+储能+其他元素”的新型快充电站应用方式,以充储/光储充一体化电站为范例,分析该领域现有的研究进展和工程经验,并对比分析充储/光储充一体化电站与规模化含储能快充电站的异同;最后,从应用前景和关键技术两个层面出发,探讨含储能快充电站未来的发展路径。     

三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目设计

源网荷储一体化对助力实现碳达峰、碳中和目标、推动电力系统绿色低碳转型有重要的意义。以示范项目的核心子项目——新一代电网友好绿色电站示范项目为案例，综述“源网荷储一体化”项目的设计思路。该项目通过储能规模配置及一体化智慧调控两方面的设计实现对电网友好的功能。在储能配置方面，采用先进电池储能系统支撑储能技术转化应用和规模化发展；在智慧调控方面，针对常规新能源电站发电出力的随机性波动性问题，设计了不同集中调度运行模式。目前新一代电网友好绿色电站示范项目首批机组成功并网并仍在积极建设中。该项目将对保证电力系统安全稳定运行、探索新能源开发建设新模式、开展规模化储能科技创新等将具有重要示范意义。     

电动汽车充放储一体化电站的标准运行规程探讨

电动汽车供能设施的配套建设是电动汽车进一步发展和推广的关键,提出同时具备充电、换电以及储能功能的充放储一体化站的设计方案,充分利用闲置电池以及退役电池的储能价值,组配为电池储能站,并通过变流装置与电网实现充/放电互动。根据一体化站的结构功能特点编制一体化站标准运行规程的7个要点,包括总则、调度中心、变流装置、电池充换系统、梯次电池储能系统、站内配电系统以及一体化站异常及事故处理;每一部分分别就装置描述、运行流程以及操作和注意事项展开讨论。     

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。     

考虑不确定因素下含充换储一体化电站的微网能量优化

电动汽车直接接入电网并不能实现真正意义上的低碳,将电动汽车通过充换电站(battery charging-swapping station,BCSS)接入微网就地消纳可再生能源,并和储能电站(energy storage station,ESS)组成电动汽车充换储一体化电站(charging-swapping-storage integrated station,CSSIS)作为微网的储能系统,能够降低电动汽车对微网运行的影响,同时提高储能可调节容量。针对微网内风机、光伏的不确定性以及负荷的波动性,建立了基于机会约束规划的经济优化模型,以一定置信水平下满足备用需求作为可靠性约束,基于峰谷分时电价优化一体化电站和燃料电池出力,并确定联络线交互功率。对CSSIS充放电功率在BCSS和ESS之间进行分配时,应用滑动窗口法优先调度BCSS充放电,安排ESS承担剩余功率,从而使BCSS具有较稳定的运行环境,也为ESS提供可调节容量支撑。以一个具体微网为例验证了所提策略的有效性。     

考虑系统灵活性的储能-输电线路扩展联合规划

强随机波动性的高比例风光电源接入及输送网络规划需要兼顾电力电量平衡和灵活性平衡,经典的输电线路扩展难以满足要求,储能-输电联合规划成为新的解决方案。建立基于灵活性定量评估的储能与输电线路扩展联合优化规划方法。首先,从灵活性角度分析“储-输”联合规划在兼顾电力电量平衡和灵活调节能力上的技术特点和优势;然后,建立考虑灵活性的“储-输”联合规划模型,并提出启发式与数学规划相结合的求解方法;最后,基于改进的Garver-6算例系统进行算法验证,结果表明：在高比例可再生能源场景下,“储-输”联合规划具备更好的经济性;储能有效改善了系统的上调灵活性,但成本是制约其规划容量扩大的重要因素。     

源荷储一体化的广义灵活电源双层统筹规划

高比例可再生能源电力系统中,逐渐减少的传统机组灵活性资源与增加的灵活性需求之间的矛盾日益严重,开展灵活电源专题规划的必要性日益凸显。基于灵活性供需平衡机理,提出了源荷储一体化的广义灵活电源概念,并建立了含资源投资决策和运行模拟校验的双层统筹规划模型。在证明了规划模型的凸性基础上,基于最大净收益增量比优化目标,设计了两阶段迭代求解优化算法。最后,通过中国北方某大型风电基地实际数据,对基准规划场景进行了评估,分析了系统灵活性缺额问题,并采用所述模型对源荷储资源进行优化规划,讨论了储能和需求侧响应在未来规划中的应用。算例表明,所提出的灵活性协调优化方法能够将灵活性量化评价指标纳入到电力系统规划中,优化得到不同约束阈值下的最优方案,能够快速进行参数灵敏度分析,从而提高优化方案的鲁棒性和适用性。     

计及电网状态的充放储一体化站运行模式探讨

电动汽车供能设施的配套建设是我国电动汽车进一步推广发展的关键,为此,提出融合充电站、换电站和储能站优势的电动汽车充放储一体化站的设计方案,从变流技术、调度及功能设计2方面阐述了一体化站的控制与运行。变流装置可实现电池系统与电网的能量双向互动,一体化站可为电动汽车供能,并可为电网提供削峰填谷、无功补偿、谐波治理、紧急支持等辅助服务。在此基础上,结合电网的不同状态,讨论分析一体化站可能的运行模式,并根据电池储能系统特性划分一体化站2个电池系统的储能水平,进一步探讨计及电网状态的充放储一体化站运行模式,旨在为一体化站的优化运行控制提供参考。     

新型电力系统下储能政策及商业模式分析

中国能源结构的变革促成了电力系统的转变,储能加入新型电力系统,有助于维持系统的安全、稳定。因此,多能互补和“源网荷储一体化”是新型电力系统的发展趋势。文章首先从“十四五”期间国家及地方出台的储能产业相关政策出发,着重梳理了新能源配储、电价机制完善以及电力市场改革三方面的政策,研究在政策指导下,储能将自身功能效益与经济效益变现的方法。其次,将储能应用场景与储能现有技术类型相结合,明确不同类型的储能技术在不同应用场景中的价值定位。最后,基于当前采用“自投资+自运营”储能商业模式时投资方难以找准收益点的现象,对该商业模式进行分析,为后期储能产业的大规模商业化提供参考价值。     

高比例可再生能源背景下考虑储能系统价值的储-输多阶段联合规划

高比例可再生能源是未来电力系统的一种新常态。储能因具有将电能的生产和消费从时间和空间上分隔开来的能力,而成为未来高比例可再生能源电力系统的关键支撑技术。为了实现储能与电网联合规划中资源效用的最大化,首先考虑储能的运行特性,运用系统价值评估理论分析了储能在电网规划和运行层面的系统价值。其次,考虑电网规划周期内投资成本、系统运行成本、储能系统价值以及固定资产折旧,建立了以经济性最优为目标的储能与输电网联合规划模型。最后,以改进的Garver-6节点系统对所提模型和方法进行了验证,并与传统线路规划方案进行对比。研究发现,在一定场景下储-输联合规划可实现规划和运行层面多种服务价值,其综合经济效益优于单纯的线路规划。研究结果可为未来储-输联合规划的发展提供参考。     

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。     

智慧小区 “源-储”协同运行策略

随着智慧小区中分布式电源与分布式储能装置的大规模应用,如何对智慧小区中的 “源-储”进行协同控制 成为亟需解决的技术问题.在此背景下,充分研究智慧小区中 “源”“荷”“储”特点,分析大规模分布式电源接入对智慧小区型微电网经济运行带来的影响,并提出了一种 “源-储”协同运行策略,该策略有效利用 “源-储”的互补特 性以提高智慧小区微电网的运行经济性与稳定性.仿真算例表明,所提的 “光-储”协同运行策略可以有效降低面向智慧小区的微电网运行成本.     

计及无功补偿的园区风光储系统稳定协调策略研究

在风光发电系统并入园区公共电网时,存在重构电网结构和潮流分布特性等问题.考虑到储能系统的"调峰调频"特性,从能量协调控制角度出发,提出一种以储能装置为调控核心的园区风光储一体化系统无功优化控制策略,并利用神经网络-粒子群结合算法迭代求解储能容量优化不同控制目标的出力效果.与传统协调控制方式相比,在合适的储能容量迭代优化...     

园区光储多场景协同优化运行策略

光伏园区配备储能可以减小光伏出力的波动性并提高光伏消纳率,除此之外储能的裕量还可以同时参与其他的应用场景,提升光储系统运行经济性。为此以园区光储运营商的收益最大为目标,以光储功率和负荷侧功率为约束条件,提出了储能同时参与3种应用场景,即平抑波动、能量时移、调频市场时的协同优化策略。研究了市场价格因素对于收益、支出和弃光率的影响程度以及对策略倾斜度的影响。算例分析表明,所提协同优化策略可在提高园区光储运营商收益的前提下减小园内用户的支出并提高光伏消纳率,为运营商在面对市场波动的决策处理时提供了理论依据,进而推动光储园区建设的发展。     

电力市场环境下风-储混合发电商的偏差电量考核模型

在含风电现货市场形成前的过渡阶段，风电商的偏差电量考核是完善含风电电力市场建设的过程中不可缺少的环节之一。为了更直观地分析偏差电量考核对风电商经济效益的影响，构建了风电商的偏差电量考核模型，同时采取风-储联合运营的方式来减少风电商需要被考核的偏差电量，并在此基础上建立了储能系统在不同控制模式下风-储混合系统的收益模型。基于混合整数规划技术调用CPLEX优化软件对模型进行求解，对比分析了储能系统对风电商经济效益的影响，并对偏差单位电量考核成本、偏差免考核系数进行敏感性分析。结果表明，在控制储能系统充放电次数的模式下，风-储联合运营能获得更好的经济效益。     

基于重力储能的风光储联合发电系统容量规划与评价

合理规划风电场、光伏电站和储能的容量是保证风光储联合发电系统经济性及可靠性的前提。提出一种依托山体的重力储能形式,联合风电场、光伏电站,建立以系统成本最小为优化目标的并网型风光储联合发电系统容量优化规划模型。然后,提出风光互补特性、供电损失率、系统贡献率等评价指标,用以衡量容量优化规划结果。在算例中,基于分时电价场景,对考虑重力储能、蓄电池储能、压缩空气储能等不同储能形式的规划模型进行仿真对比。通过利用熵权法定权的秩和比评价方法对考虑不同储能形式的容量规划结果排序评价,验证了所提模型的科学性及有效性。     

计及环境效益的风光储联合规划

针对传统风光储重视经济型、鲁棒性,轻视风电光伏环境效益的现状,提出了计及环境效益的风光储联合规划,同时兼顾风光储的环境效益与经济效益.通过设置环境效益因子,较好地凸显了风光储的环境效益.创新性地加入储能最大功率小于最大容量约束,增加了收敛性.     

基于多场景的商业园区源-储-荷系统运营模式及投资决策研究

含源-储-荷系统的智能化商业园区是我国能源互联网建设的重要方向之一。开展商业园区源-储-荷系统的运营模式及投资决策研究。从投资和运营2个角度分析不同利益主体的权责关系,提出源-储-荷系统的商业运营模式;在此基础上,基于分布式能源全寿命周期的经济性理论,分别建立源-荷、储-荷、源-储-荷3种应用场景下能源投资商和园区开发商的盈利模型;结合商业园区的电价政策,通过敏感性分析给出分布式光伏/储能投资商提升投资回报水平的建议。仿真结果表明,分布式光伏投资商在商业园区具有较高的投资回报率,而储能投资商盈亏平衡的实现有待于储能成本的下降,其降幅要求在源-储-荷应用场景下较为苛刻。     

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。     

考虑关联规则的分布式风光储多能互补模式及算法研究

针对分散式小容量光伏如何有效消纳问题,文中研究了分布式“光伏+”的应用模式方面存在的问题。基于泛在电力物联网,研究了“光伏+风电+储能”的多源互补结构;建立了“光伏+风电+储能”分析模型,研究了各类分布式能源的多场景描述,及多源场景的匹配关联规则算法。基于风光储的互补模式,引导不同地点各类分布式风光能源的主动参与,与储能、负荷之间互动,实现分布式能源运行的有序化,可大大减少弃风弃光。算例结果表明风光储的互补模式可有效消纳分布式光伏,减少弃光弃风量,从而促进绿色新能源发展。