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。     

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。     

基于制氢系统的平抑风电输出功率方法研究

在Matlab环境下构建含有电解槽制氢系统的风电场仿真模型,该仿真模型计及制氢系统的运行特性和超级电容器储能特性。在此基础上,提出一种利用制氢系统平抑风电场输出功率波动的方法。运用低通滤波方法得到待平抑的风电功率,建立以电解槽开关操作和运行状态为变量的0-1整数规划模型,以实现电解槽平抑风电功率波动的优化控制。根据电解槽系统的运行特点,适当调整优先级约束条件,采用隐枚举法进行求解。以10 MW风电场为例,通过仿真分析验证所提方法的有效性。     

基于动态电价风光电制氢容量配置优化

为降低风光发电弃电率及提高上网风光电品质,提出加入储能单元的风光电耦合制氢系统。以能量管理算法和容量最优化算法为核心,同时考虑动态电价的影响,以单位制氢成本最小为目标,对储能单元和制氢单元容量进行优化配置。算例针对500 MW的风电场和100 MW的光伏电站,计算最优容量配置下的最小单位制氢成本,并将该成本与煤气化制氢成本比较,分析风光电制氢的可行性。最后通过敏感性分析,指出提高风光电制氢经济效益的关键因素。     

考虑制氢效率提升的风电制氢系统优化控制策略

通过分析电解制氢效率与制氢功率的关系，提出一种基于分段模糊控制电解槽阵列效率提升的策略，基于大规模风-氢耦合系统应用场景，建立考虑风电制氢效率的风电制氢系统优化调度模型，并采用人工蜂群算法求解最优制氢功率。仿真结果表明，所提出的控制策略不仅可保证电解槽的安全运行，同时能提高电解槽的制氢效率，为电解制氢系统在电力系统中的大规模应用提供理论依据。最后，在此基础上，加入电解槽阵列的模块化优化策略，使建立的分段模糊控制器能够统筹安全性、经济性、能效性，以期为氢能在电力系统中的大规模应用提供理论依据。     

面向风电平抑的混合储能系统容量配置方法

采用基于风电并网波动标准的自适应小波包分解方法处理风电功率,利用混合储能系统平抑风电并网后的波动分量。将混合储能系统内部功率指令划分与系统容量配置相结合,以储能系统年综合成本最小为目标,建立基于电池寿命量化模型的混合储能容量优化模型,进而通过穷举对比不同功率指令分界点所对应的系统成本确定最优分界点。以某风电场典型日出力数据为例,对最优分界点及其对应的储能配置进行优化分析,仿真结果验证所提方法的技术合理性和经济实用性。     

新能源发电工程储能系统容量/功率优化配置

新能源风、光发电工程中配置一定容量的储能系统,可以显著提高新能源发电的消纳水平。储能系统的容量/功率的优化配置可最大程度提高储能系统利用效率和经济性,同时将新能源风电、光伏的弃电率降低到设定的目标值。提出以全生命周期内储能系统净现值最大为目标,综合考虑储能系统全生命周期内投资、运维成本、购电成本、售电收入、充放电效率、荷电状态、储能电池寿命、弃电率等多种因素的储能系统容量/功率优化配置方法,并以青海某工程1 030 MW光伏阵列和250 MW风电场的运行数据为例,计算得到该新能源风电、光伏发电工程中净现值最大的储能系统容量/功率配置,使整个储能系统获得最优的经济性。     

面向风电制氢的超短期组合功率预测

为解决因风电随机性带来的“弃风”问题,实现宽功率波动下的高效制氢,提出基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的超短期组合预测模型,提高风电功率预测鲁棒性。通过变分模态分解（VMD）预处理将风电功率分解为不同带宽的子模态,以降低随机噪声及模态混叠的影响;引入蜻蜓算法（DA）优化LSSVM,建立超短期组合预测模型,以满足电解槽控制的时间分辨率及精度要求。以河北省某风电制氢示范项目为例,验证该算法对于高波动性数据具备更高的预测精度,为风电制氢系统的优化控制提供依据。     

平抑风电功率波动的储能容量经济配置方法

以东北某风电场月出力实测数据为对象,通过分析该风电场的功率波动特性,提出了储能系统功率、容量配置方法。该方法以储能系统投资收益最大为目标,结合储能平滑风电出力效果,获取经济性最优的储能系统容量配置方案。结果表明,该优化配置方案在平滑风电功率的前提下,具有良好的经济效益,为风电场中配置储能系统、推进储能系统规模化应用提供了参考。     

波动率优于国网标准的风电场储能容量经济优化配置

基于某风电场出力的实际数据,从不同时间尺度上分析了该风电场的功率波动特性。考虑了风电场弃风成本、储能惩罚成本、储能投资和运行成本,通过3种成本间的制约关系,构建了储能容量经济优化计算模型;采用滑动时间窗口算法并引入平抑修正系数,制定出波动率优于国网标准的期望参考功率。采用改进粒子群算法,针对某含储能风电电网进行了储能容量优化配置,求解出最优储能容量和最小经济总成本,对比了不同储能容量配置策略下的经济性,并引入了波动率评估因子对平抑效果进行了量化分析。仿真结果表明,该优化配置方案能够将风电出力波动率限制在20%以内,优于国网标准,且经济性最好,具有较好的应用前景。     

Economic assessment on the use of energy storage to improve clustered wind generation transmission

在大规模风电并网过程中输电容量不足造成的弃风损失越来越严重的情况下,分析了影响输电容量大小的因素,提出了利用储能系统提高风电外送能力的优化方法,建立基于储能系统的输电线路效益经济评估模型,综合考虑了风电的输送需求,输电工程成本,输电运行效益,储能投资成本以及可能阻塞弃风损失等因素,提出了以综合效益最大为目标的输电线路储能系统配置方法.针对某省大型风电基地,利用本文提出的模型及方法对风电场配置储能设备以改善输电容量受限情况,算例结果验证所建模型及方法的合理性,并分析了储能价格等因素对储能系统配置结果的影响.     

基于自适应功率阈值的电网辅助光伏制氢控制策略及容量优化配置北大核心CSCD

针对光伏变功率制氢无法维持在高效工作区间,造成欠经济运行的问题,文章提出一种兼顾效率和灵活性的光伏制氢控制策略及容量优化配置方法。首先以电解水制氢功率与效率模型为基础,提出基于自适应功率阈值的电网辅助光伏制氢控制策略,通过电网辅助吸收光伏多余电量或补充缺额电量,以电网年净出力为零为约束,计算出制氢设备的自适应功率阈值,确定制氢系统高效经济的运行方案,使制氢工作模式更灵活地响应光伏出力。最后建立电网辅助光伏制氢成本及收益模型,以系统净收益为目标对制氢系统进行容量优化配置。通过仿真验证,所提制氢控制策略及容量配置方法提高了光伏制氢变功率运行的产出效率,在低成本投资下,实现较高的产能收益,系统经济性显著提高。     

基于平滑效应和风资源相关性的区域风电功率波动平抑方法

基于Copula函数和Pair-Copula建立多地风速的时空相关性模型,使模拟的风速序列在时间与空间维度上的相关性与实测数据一致,进而以区域风电总容量为约束,对多个风电场间的容量配置比例进行优化,通过获取区域风电最大平滑效应来降低风电总出力的波动性,并定义了风电出力波动平抑率作为风电波动性的评价指标。分析区域风电容量配置优化对弃风、风电出力波动平抑率的影响和储能对平抑风电出力波动的影响及风电出力波动平抑率与储能系统容量配置的关系,由此验证方法的有效性。     

基于弃风利用的塔筒电梯供电模式研究

目前弃风现象日益严重,从对弃风部分消纳的要求出发,提出运用弃风电量为塔筒电梯供电并在弃风不足时使用储能系统作为塔筒电梯的补充电源的供电模式。以配置储能系统经济性最优为目标,建立了塔筒电梯储能系统模型,使用遗传算法(GS)优化储能配置。采用新疆某风电场的实际统计数据计算风电场弃风电量和塔筒电梯使用功率。通过算例计算得出储能电量和充放电功率,并优化储能系统的参数使储能系统运行成本最低,结果表明,基于弃风利用的塔筒电梯需要配置的供电模式方案是可行的。     

风电制氢经济性分析

风电已成为我国的第三大电源和清洁能源利用的支柱之一,当前我国风电存在较大比例的限电现象,解决这一问题需要多种路径的探索,增加当地电力负荷、促进当地消纳是一条有效途径。本文针对北方地区弃风电量用于制氢的商业应用,提出了自备电厂且氢气就地利用、自备电厂且氢气外输利用、直供且氢气就地利用、自备电厂且氢气接入天然气管网四种模式方案,对各方案的经济性进行估算和对比分析,得出风电制氢经济性的最关键因素是氢市场、风电直供经济性优于外输氢气、风电制氢接入天然气管网需要多方面的经济政策支持等初步结论,提出优先选择限电相对高且有一定氢市场需求地区开展风电制氢示范试点的建议。     

大规模风电并网电力系统优化潮流

为体现风电的环境价值,建立大规模异步风电并网电力系统最优潮流模型。首先根据典型日风速分布曲线预测风电场功率期望值以应对风电场功率的随机性;在此基础上,引进基于风电场极限穿透功率的风电场弃风运行惩罚成本(wind abandonment operation penalty cost,WAOPC)以处理弃风行为;最后,引入风电备用成本(reservecapacity compensation cost,RCCC)来处理随系统风电穿透水平增加而引起的系统二次备用上升。仿真表明:调整弃风运行惩罚成本系数可使风电机组的功率输出按功率期望值进行优化调度,避免弃风行为,使以风电为代表的新的能源形式的电能价值得到合理反映。     

开关磁阻风电制氢动力传动系统机电耦合动力学分析

为揭示开关磁阻风电制氢动力传动系统的机电耦合作用规律,考虑齿轮系统的详细特性和制氢装置非线性物理细节以及发电机电磁特性,建立包含风轮、齿轮传动系统、开关磁阻发电机、制氢装置的开关磁阻风电制氢动力传动系统机电耦合动力学模型,仿真分析变风况下系统的能量流、机电耦合动力学特性以及并联电解槽数量对系统动态特性的影响.结果表明:...     

风电场中抽水蓄能电站的优化配置

为解决电力系统接入风电容量超过一定比例后引起的调峰及弃风问题,改善风电场功率输出特性,可采用与风电场配套建设抽水蓄能电站的模式。在建立风电场及抽水蓄能电站运行模型的基础上,以风电—抽水蓄能电站经济效益为目标,采用一种新的自适应遗传算法对风电—抽水蓄能电站的最佳容量配比进行求解。通过对一实际算例的仿真,表明配置适当容量的抽水蓄能电站可提高风电场的综合效益。     

基于Beta分布的空气源热泵联合蓄热器供热系统储热容量最小区间研究

在新疆偏远地区的风电场,为保证风电场建筑冬季供暖舒适性和达到弃风部分消纳的要求,提出利用弃风为空气源热泵联合蓄热器的建筑节能系统的供热模式。为达到降低成本和供暖舒适的目的,对建筑节能系统的储热容量最小区间进行计算。首先通过新疆风电数据计算风电场弃风曲线,根据建筑节能系统的性能对每日弃风进行弃风时段划分,依据弃风时段与供暖时段的匹配差异匹配蓄热器补充热量。提出基于Beta分布的储热容量分布特性的储热容量最小区间研究,并验证计算得到的最小区间的正确性。     

基于风储经济调度的储能容量优化配置

大容量储能系统理论上可抑制风电出力波动,但其经济性不足成为实践应用的巨大瓶颈。文章从含储能的风电系统优化经济调度角度出发,以含风储的电力系统总成本最小为目标,主要考虑了因储能补偿风电功率预测误差而减小的火电旋转备用容量折算成本、因储能补偿平抑风电出力波动而减小的火电旋转备用容量折算成本,储能补偿风电场弃风成本,储能补偿火电排污和环境治理成本,以联合提高风电预测精度和平抑风电波动满足国网规定标准为约束,构建含风储的电力系统优化经济调度数学模型,采用遗传算法针对新疆某含风电的地区电网加装储能进行了储能容量优化配置。仿真结果表明,所提储能容量配置占风电场装机容量的9.60%,经济性较好,方法有效可行,具有较好的应用前景。