计及运行成本与排放量的风光火储联合外送调度多目标优化模型研究

全面推行风光火储联合外送调度运行已成为促进双碳发展目标及能源清洁化转型的有效策略之一。该文在平衡风光火储各类电源联合外送良性竞争的前提下,以运行成本最小和排放量最小为目标,建立了风光火储联合外送调度多目标优化模型,提出了目标优先级法与Matlab软件配合的计算方法,并选取某外送示范基地典型周进行多情景算例分析,结果表明：①风光火储联合外送调度情景下的总运行成本下降幅度达到2.62%,12.56%,1%;②风光火储联合外送调度情景下的总弃能量降至587.9308 MW·h,可再生能源渗透率达到20.59%;③风光新能源出力、储能容量均与系统总成本呈反向关系,与新能源利用率呈正向关系,证明了储能装置在联合外送过程中的作用,为类似外送调度项目提供了依据。     

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。     

含光热电站的联合发电系统优化调度

该文结合我国西北某地区光热、火电联合发电系统的调度问题,模拟出了塔式CSP电站与传统能源电站配合发电的优化调度策略。文中首先分析我国已并网使用的光热电站的运行机理,构建了含储热的光热电站能量转换的数学模型;其次,总结塔式CSP电站的发电机理,构建复合发电系统的多目标优化调度模型;然后,借助MATLAB平台对多目标问题进行相应处理,利用粒子群算法对算例进行求解;最后对算例结果进行分析,验证了所提出优化调度策略的可行性,为多源并存的优化调度问题提供了理论依据。     

市场交易下电力联合外送多主体利益分配优化

参与主体的利益分配影响着电力联合外送系统运营的可持续性,而外送系统中电力电量的配置结果决定其经济与社会效益水平。在考虑外送系统参与主体的利益诉求下,提出了风光火联合外送两阶段运营优化模型。首先分析不同电源的利益冲突,以厂商发电利润最大构建电量分配模型,并求得均衡发电利润;然后考虑输电的经济和社会效益,以购电成本最小和可再生电力外送最大构建电力分配模型,将均衡利润改成厂商盈利保证约束,通过综合发电层与输电层的利益考量,实现联合外送系统的优化调度;最后,通过算例分析求得电力电量及利润分配结果,并探讨电量分解方式和盈利保证约束的影响及作用,结果显示该模型能在保障参与主体利益分配均衡的情况下促进可再生能源消纳。     

风光火多类型电源高频切机整定原则及仿真分析

基于风光火打捆高压直流外送的送端电网场景,分析了风、光接入对电网系统动态频率及风光的低惯量、随机波动等给高频切机整定的影响;最终评估了风光火无序切机易出现的电网二次扰动、切机量增加以及稳定性恶化等问题,提出了安全及经济性的风光火混合类型电源高频切机顺序原则和整定方案,并结合宁夏电网进行了仿真验证。     

考虑制氢效率特性的风氢系统容量优化

针对利用风电制氢导致电解槽间歇式运行的问题,提出了考虑制氢效率特性的风氢系统容量配置优化方法。首先研究了电解槽的制氢效率特性,评估电解槽的最优工作区间;在此基础上,采取电网辅助购电策略,维持电解槽的最优运行;考虑售电收益、售氢收益、投资运维成本和弃风成本,以风氢系统联合收益最大化为目标,计及风氢系统稳定运行约束和风电出力爬坡约束,合理地分配风电上网功率和制氢功率。文章联合风电外送输电工程进行了风氢系统容量配置优化,为风氢系统的容量优化提供新思路。     

Capacity demand analysis of energy storage in the sending-side of a power grid for accommodating large-scale renewables

我国新能源富集的"三北地区"弃风弃光现象严重,同时储能技术发展已逐步接近规模化应用水平。该文在分析影响新能源消纳问题的电网结构特性、储能技术应用发展方向与技术水平的基础上,基于电网可最大释放的新能源发电空间约束建立了以缩减弃风率与弃光率为目标的储能系统功率与容量配置的数学模型,结合储能投资成本与提升新能源消纳收益构成的投资收益比评估约束指标,提出了满足新能源消纳性能/投资成本比较优的储能容量需求计算方法,探索了储能提升新能源消纳能力的技术与经济可行性分析思路。以消纳风电和光伏为主的两省级电网为例,讨论了储能在送端电网中促进风电和光伏消纳应用中的作用及经济适用性,验证了该新能源消纳方案的可行性。     

基于改进粒子群算法的新能源侧储能容量配置

在新能源侧配置储能可有效减少弃风弃光,提高新能源消纳能力。综合考虑储能消纳风光的能力及其经济性,以风光电站弃风弃光电量和储能投资成本最小为目标构建新能源侧储能配置模型。提出基于改进多目标粒子群算法的优化算法对模型进行求解,在求出的各目标权重的基础上,采用熵权法排序得出最佳储能容量配置方案。以某风光电站为例进行仿真分析,结果表明,配置储能后可有效消纳风光,且具有较好的经济性,验证了所提方法的有效性和可行性。     

大规模弃风与储热协调调控评估方法

北方地区合理利用大规模弃风电量,特别是将弃风用于清洁供暖,必将产生巨大的社会效益.本文重点研究弃风电量与储热容量匹配关系,以及评估某省级电网连续5年储热跟随弃风运行情况.首先,提出基于年弃风电量、年最大弃风功率和最大日弃风电量的全额消纳弃风储热容量配置方法,以及基于年最大弃风功率按百分比部分消纳弃风的储热容量配置方法.然后,根据分布式储热和集中式储热的运行特性,构建储热跟随弃风能力的评估模型.最后,通过某省级电网连续5年的实际运行案例进行数值分析,研究供暖季和供暖季低谷期弃风消纳问题.弃风消纳电量与储热配置容量结果显示,储热装置对电网弃风消纳效果显著,随着风力发电装机容量增加,储热配置容量也应增加才能满足弃风消纳需求,且不以百分百消纳弃风电量为目标配置储热容量更经济.此外,储热跟随弃风评估结果显示,基于年弃风电量配置储热功率更符合电网的实际运行情况,储热应跟随弃风规律运行才能提升电网消纳弃风的能力.     

含大规模新能源的现代电力系统动态经济调度研究

随着化石燃料大量消耗,环境污染严重。虽然清洁可再生能源发电比例持续提升,但出现了严重的弃风、弃光现象。文章通过分析风、光、火打捆发电系统,引入弃风、弃光分段惩罚因子,在不影响电网稳定的情况下,尽可能多地消纳新能源。文章提出了以发电成本作为目标函数,分析新能源弃电量、火电机组的燃烧成本与启停费用,研究新能源日时序发电量,稳定充裕完成供电,使其经济最大化。文章采用SA-ABC算法对风、光、火打捆系统的经济调度优化做出深层研究,研究结果表明,多电源系统的动态经济调度对新能源的消纳有促进作用,有效提高了新能源利用率并降低了风、光、火打捆发电的总成本。     

基于频谱功率分配的微电网微源容量优化配置

光伏等新能源发电具有波动性,将其与可控发电装置或储能等可控微源相结合以微电网的形式发电,可减小功率波动对电网的影响。针对含光伏的独立型微电网,对其中微燃机和储能进行协调容量优化配置,通过对微电网的净负荷进行频谱分析,并考虑微燃机与储能对负荷波动的响应特性,利用优化频域分频点的方法确定微燃机与储能的功率分配策略,根据此功率分配策略,计及储能和微燃机的运维成本及储能的循环使用寿命,将分频点和电源容量作为优化变量,建立了以年综合成本最小为目标的双层优化配置模型。算例结果表明,合理的分频点可使储能与微燃机的容量配置更为经济,并可提高储能的循环使用寿命和降低微燃机的运行成本。     

基于虚拟储能的微网风光储容量优化配置方法研究

风光储互补发电系统能够提高微网系统的稳定性。为了提升微网储能资源的合理配置,文章基于虚拟储能和电力弹簧概念,提出了计及主配储能协同的微网风光储容量双层优化配置方法,并利用改进的粒子群算法对风光储容量双层优化配置方法求解。最后,通过算例分析表明,文章配置方法提高了微网系统调节能力,降低了电压偏移率。     

考虑碳自然循环的离网型风/光-火联合供能系统容量优化配置

针对合理规划离网型风/光-火联合供能系统使其达到碳中和要求的问题,首先考虑风光出力不确定性对新能源为主的离网型供能系统可靠性的影响,提出离网型风/光-火联合供能系统的基本结构;其次,基于自然界可消纳CO₂上限与世界能源需求总量之间的关系,建立供能系统的碳自然循环模型;以系统年总费用值最小为目标,建立供能系统容量优化配置数学模型,并采用粒子群算法求解。基于某实际离网型联合供能系统算例分析表明：所述容量优化配置方法在以较低成本保证供能可靠性的同时,可实现离网型风/光-火联合供能系统CO₂的“净零排放”。     

基于VMD的混合储能容量优化配置

针对光伏发电输出功率的波动性以及混合储能容量优化,以光储联合的发电系统为研究对象,提出一种基于变分模态分解(VMD)的混合储能容量优化配置策略.该策略采用VMD对光伏输出功率进行处理,利用欧氏距离方法将相关模态和非相关模态进行区分,利用滑动平均法提取非相关模态中的持续分量信号,将其与相关模态进行重构作为满足国家标准的并...     

风电场含退役动力电池的混合储能系统容量优化配置

针对退役电池在风电场平抑功率波动场景的应用,提出一种考虑退役电池时间尺度的混合储能系统容量配置方法。首先分析退役电池和新电池储能的优势,并介绍储能系统的成本构成;然后建立以全寿命周期经济性最优、考虑退役动力电池充放电时间尺度的混合储能容量配置模型,线性化后可调用求解器求解获取储能容量配置结果;最后用风电场实际数据进行分析,验证容量配置方法的有效性,并分析风电场不同储能配置时长政策要求、退役动力电池不同时间尺度以及不同控制策略下的混合储能容量配置结果。     

Economic analysis of solar energy development in North Africa

The economic analysis of solar energy development is the basis of promoting the solar energy planning in north Africa and realizing the clean energy power transmission among continents. In this paper, the cost development trend of photovoltaic(PV) power and concentrating solar power(CSP) generation is analyzed, and the levelized cost of energy (LCOE) of solar power generation is forecasted. Then, taking the development of Tunisian solar energy as an example in the context of transcontinental transmission, PV power with energy storage and PV-CSP power generation are given as two kinds of development plan respectively. The installed capacity configurations of the two schemes are given with production simulation method, and comprehensive LCOE are calculated. The studies show that based on the LCOE forecast value, the LCOE of PV-CSP combined power generation will decrease when the annual utilization hours of transmission channel is increased. It can be chosen as one of important mode of the North Africa solar energy development.     

基于电池寿命损耗的火电一体化调频系统容量配置

电池储能系统具有快速、精确的功率响应能力,为传统火电机组配置适当容量的储能系统,不仅能够帮助电厂更好的跟踪自动发电控制指令,而且可以帮助电网更高效地完成AGC(自动发电控制指令)控制目标。以锂离子电池为基础,采用对机组补偿的控制策略,在保证AGC补偿收益最大情况下,基于储能电池寿命方程,建立储能系统寿命损耗成本最小的目标函数,然后对机组运行过程中实际需求的容量进行分析,综合得出最优的配置容量。对某发电厂实际运行的数据进行算例分析,进一步验证了所提方法可以有效提升机组的调频效果。     

The value of energy storage in optimal non-firm wind capacity connection to power systems

Wind is a variable and uncontrollable source of power with a low capacity factor. Using energy storage facilities with a non-firm connection strategy is the key to maximum integration of distant wind farms into a transmission-constrained power system. In this paper, we explore the application of energy storage in optimal allocation of wind capacity to a power system from distant wind sites. Energy storage decreases transmission connection requirements, smoothes the wind farm output and decreases the wind energy curtailments in a non-firm wind capacity allocation strategy. Specifically, we examine the use of compressed air energy storage (CAES) technology to supplement wind farms and downsize the transmission connection requirements. Benders decomposition approach is applied to decompose this computationally challenging and large-scale mixed-integer linear programming (MILP) into smaller problems. The simulation results show that using energy storage systems can decrease the variation of wind farms output as well as the total cost, including investment and operation costs, and increase the wind energy penetration into the power system.     

基于负荷预测的储能功率分配优化策略

针对目前电力系统调峰、调频储能电站容量有限的情况,文章提出了一种基于负荷预测的储能电站调峰、调频功率分配策略。首先建立了基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络的负荷预测模型,对电力系统中的负荷进行精准的预测,为储能电站参与调峰、调频提供计划调度参考;在此基础上,计及储能电站参与调峰、调频辅助服务的收益以及成本,建立储能电站参与调峰、调频功率分配经济模型,并利用粒子群算法对其进行优化求解,确定储能电站最优分配结果;最后,基于MTALAB仿真平台,验证了所提功率分配策略的有效性。     

基于风电概率预测的风电场调频容量估计方法

考虑风电的不确定性,提出一种基于风电功率概率预测区间和储能设备的风电场调频容量估计新方法。首先基于风电场弃风数据,利用粒子群算法得到风电场储能系统容量配置;然后建立Copula分位数回归模型求得日前风电功率预测区间;最后结合日前风电限值和不同置信概率下的风功率预测曲线产生最优调频容量估计。风电场实际数据的仿真证实所提方法的有效性,可为风电场调频能力研究提供有益的探索。