计及微电网储能系统寿命损耗的容量配置

微电网储能系统容量配置不同会使系统使用寿命不同进而影响微电网投资成本。根据微电网实际工作状态,采用雨流计数法统计寿命估算所需的储能系统充放电深度,并建立储能寿命损耗模型对微电网储能系统进行寿命估算。以微电网综合运行成本,储能系统投资及运行维护成本之和最小为目标建立储能系统容量配置模型,并采用粒子群算法对模型进行求解,根据储能系统工作循环建立储能系统设备利用率指标用以评价容量配置结果。算例分析表明,所提方法能够优化容量配置结果,避免容量浪费,减小微电网投资成本,提高了微电网运行的经济性。     

辅助火电机组AGC调频的混合储能容量配置优化

面对大规模能源转型带来的电力系统频率安全挑战,火电机组独自承担二次调频能力不足,储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方案。提出由飞轮储能阵列和锂离子电池组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频,以火电机组负荷和AGC指令偏差作为混合储能系统的充放电功率指令,基于改进完全集合经验模态分解方法(ICEEMDAN)将功率偏差分解后得到高低频分量,建立混合储能辅助火电机组AGC调频的经济性评估模型,以年均收益最大为目标进行求解,得到混合储能系统的最佳容量配置,验证了所提混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法

风电、光伏等新能源机组取代同步发电机组接入电网,使电网的惯性和一次调频备用容量下降,电网频率的暂态稳定性也随之下降。针对这一问题,通过分析储能控制器系数与电网频率动态之间的关系,提出了一种定量配置储能的方法。该方法能够维持新能源机组取代传统机组接入前后,系统惯性大小以及一次调频能力不变。同时,针对新能源机组输出功率的波动性会导致承担的负荷低于装机容量的问题,文章进一步根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平的方式来确定储能容量大小,从而提升储能配置的经济性。仿真结果表明,所提储能配置方法能够定量补偿电网的惯性大小和一次调频备用容量,有效提升电网频率的暂态稳定性。     

储能系统容量优化配置及全寿命周期经济性评估研究综述

近年来,随着储能技术性能的提高、成本的降低、电网供需矛盾的突出以及激励政策的出台,长寿命、低成本、高能量转换效率的电池储能技术的经济性逐渐凸显,储能技术的应用正逐步由项目示范转向商业运营。但现阶段储能系统的技术和经济性能有限,尚不具备规模经济性,储能系统容量配置及经济性评估是储能项目示范和商业推广应用的前提。通过分析储能应用需求、国内政策环境,提出储能容量配置及经济性评估的必要性。总结分析了储能在电力系统各环节的应用功能、储能技术类型及其参数、现阶段具备在电力系统中大规模应用的典型电池储能技术类型及技术经济指标现状、国内外典型储能示范工程、退役动力电池在电力系统中梯次应用的现状、以及储能容量配置及经济性评估研究现状。     

计及循环寿命的储能优化配置与运营策略

针对储能在寿命和经济性方面的不足,建立了一种新型储能循环寿命测算模型,并在此基础上提出了计及循环寿命的储能配置与运营两阶段优化策略.第一阶段以投资额度为约束对储能的容量进行优化配置;第二阶段充分模拟储能在寿命周期内参与能量市场与调频市场的运营情况,并嵌入所提的储能循环寿命测算模型以考虑储能在每次充放电过程中的循环寿命折损.通过2个阶段的联合优化,实现储能配置与运营效益综合最优.考虑到所提模型是一个两阶段的混合整数随机非线性规划问题,常规方法难以处理,采用交替方向乘子法对其进行阶段解耦与迭代求解,降低了问题的求解难度.算例仿真结果验证了所提方法的有效性.     

飞轮储能参与电网一次调频协调控制策略与容量优化配置

为充分利用飞轮储能辅助电网调频的优势并考虑运行经济性因素,对飞轮储能辅助火电机组参与电网一次调频协调控制策略和容量优化配置进行研究.首先,针对电网频率特性及机组调频特点,提出一种减少机组磨损、抑制反向调频、储能电量持续性管理的火电机组-飞轮储能协调控制策略.然后,基于一次调频积分电量考核贡献指数进行调频收益计算,并据此...     

计及电池寿命的储能参与调频市场收益分析

储能作为重要的高弹性资源,能够为电网运行提供调峰、调频等辅助服务。针对电力市场环境下储能参与调频市场机制与考虑储能寿命的收益模型开展研究。基于基本市场框架建立了储能参与调频市场收益模型,分析储能充放电速率、充放电深度和储能荷电状态对储能电池寿命衰减的影响,通过类雨流计数法考虑了储能循环寿命对调频收益的影响。根据浙江电力市场典型方式仿真数据,对不同储能电站规模、储能放电容量及电池100%充放电深度循环寿命次数下的储能参与调频市场全寿命周期收益进行仿真分析,为相关研究提供参考。     

计及多级配电网运行效率提升价值的电网侧储能优化配置

针对当前在园区配电网储能优化配置过程中难以合理度量本级线路运行效率提升带来的价值以及未能充分考虑对上级电网产生的效益问题,提出了一种计及多级配电网运行效率提升价值的电网侧储能优化配置方法。首先,基于储能对网供负荷削峰填谷作用,提出了对本级线路运行效率提升价值的合理度量方法,并结合上下级配电网可能存在的利益主体差异,提出了下级配电网储能配置对上级配电网容量替代作用的分析方法。其次,构建了储能系统配置与运行的双层交替优化框架并运用成熟的优化工具进行求解。最后,通过改进IEEE-33节点系统的算例分析,验证了本文所提方法的有效性和实用性。     

计及负荷可控性的微网储能容量优化配置

合理配置储能容量,是保证以可再生能源为主体电源的独立微网经济可靠运行的关键。基于微网地下水开采负荷的可控性,提出可再生能源/储能/负荷协调的微网系统功率分配策略。在此基础上,考虑蓄电池储能的运行特性对其寿命影响,提出微网电池储能的容量优化模型。以中国西北地区风光互补独立微网为例,对电池储能容量优化进行研究,仿真结果验证了所建模型的合理性。     

考虑SOC的电池储能系统一次调频策略研究

电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势,提出一种基于荷电状态(State Of Charge,?SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先,为了改善电池循环寿命,设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合,在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率,在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差,并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑,而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次,提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型,并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明,所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考,对提升BESS涉网性能具有实际意义。     

考虑双时间尺度调度周期的储能最优容量配置

储能系统可以通过缓冲净负荷的波动性和不确定性,增加含风电电力系统的灵活性。为了考虑小时内系统爬坡需求,提出小时级和小时内的双时间尺度调度周期储能最优容量配置模型。在小时级时间尺度,该模型确定的储能容量能保证系统电量的供需平衡。在小时内时段,该模型确定的储能容量和功率能确保系统有足够的爬坡能力满足小时内的负荷跟随并且响应短期净负荷波动。该方法可以有效提高风电接入系统的可靠性,并为风电场储能容量配置与现有电网调度运行方式衔接提供参考。最后采用实际风电场数据,通过仿真分析验证了该方法的有效性。     

考虑需求响应不确定性的光伏微电网储能系统优化配置

将分布式光伏以微电网的形式接入配电网运行是应对大规模分布式光伏并网问题的有效手段之一。以含储能装置和需求响应资源的并网型光伏微电网为研究对象,研究考虑价格型需求响应(Demand Response, DR)不确定性的并网型光伏微电网储能系统优化配置方法。首先,同时考虑价格需求弹性曲线和基线负荷不确定性对价格型DR不确定性的影响,建立了价格型DR响应量模糊模型。在此基础上,以用户负荷与光伏出力总差异最小为目标,建立了基于模糊机会约束规划的价格型DR优化运行模型。之后,以价格型DR的优化结果为基础,建立了基于模糊机会约束规划的并网型光伏微电网储能系统优化配置模型。通过对模糊机会约束的清晰等价处理,将模糊机会优化问题转换为确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性。     

大规模储能电源参与电网调频研究综述

为解决风电大规模并网引起的电网调频容量不足问题,可引入储能辅助电网调频,利用其快速响应特性改善调频效果。综述了储能参与电网调频的技术现状,包括必要性与可行性分析、区域电网与储能仿真模型、协调控制方法(储能控制策略、容量配置以及经济性评估、储能-传统调频电源的联合运行),并指出其不足之处。凝练出该研究方向的关键科学问题,并阐述了未来需重点关注的研究内容：储能用于电网调频的应用场景确定、定价机制设计及容量优化配置。     

计及可靠性成本的风光储微电网储能容量协同优化

对比常规能源,新能源具备可再生、污染低、资源丰富的优势,其中风光发电被大规模引入到微电网系统,但由于其发电量具有较强的不确定性,这使得如何提高新能源消纳水平、提升电力系统运行稳定性以及降低微电网配置成本成为了充满挑战性的重要问题。针对上述问题,文章提出一种计及可靠性成本,同时考虑风、光资源多时间尺度不确定性的风光储互补微电网系统储能容量协同优化的方法。该方法采用自回归滑动平均模型和Homer软件仿真离散的风速、光辐照度序列,构建出风机、光伏发电机的出力模型;采取电量不足期望值为评估指标建立可靠性成本函数,构建出微电网配置成本模型;使用改进二阶振荡粒子群算法求解系统最优配置成本。算例结果表明了该方法的可行性及经济性,可为实际风光储互补微电网系统配置规划提供参考。     

考虑光伏校正的微电网储能容量优化配置

针对光伏微电网中储能容量优化配置时忽略光伏实际出力的问题,提出一种考虑温度和光照强度的光伏输出功率校正方法,建立光伏优化模型。其次以储能经济最优为目标,在满足负荷需求的基础上进行光储联合建模,并考虑负荷缺电率和能量溢出比的影响,对电网分时电价下5种储能电池分别进行容量配置和经济性分析。最后通过算例验证了所提模型更满足地域特性、符合光伏实际输出功率。所配置的结果表明,在项目周期内钠硫电池成本最高,功率型铅酸电池成本最低,全钒液流、锂电池和能量型铅酸电池总投资成本相当。     

考虑电量外送的多电压等级电网分布式电源优化配置方法

为实现高渗透率分布式电源的有效消纳和高效利用,提出考虑电量外送的多电压等级电网中分布式电源的优化配置方法。基于不同类型分布式电源和负荷的时序特性分析,提出双电压等级耦合网络模型以及就地消纳和外送电量的处理方法,在此基础上提出了基于多场景分析的分布式电源优化配置多目标优化方法。最后,通过对IEEE33节点系统和IEEE30节点系统所模拟的双电压等级耦合网络的算例仿真,验证了该方法的可行性和有效性。仿真结果表明,所提方法能有效提高系统经济性和分布式电源的消纳水平。     

计及灵活性的配电网储能优化配置

针对目前配电网大量接入分布式电源所带来的净负荷剧烈波动问题,提出一种基于局部约束与整体灵活性定量评价相结合的配电网储能优化配置方法。首先利用X-means方法对配电网的年运行场景进行分析,经过聚类选择出关键场景;其次,建立配电网中运行灵活性的定量计算模型和局部灵活性约束;最后,基于所建立的灵活性评价模型,建立求解配电网中储能优化配置的双层迭代求解模型。利用标准IEEE33节点配电网系统模拟真实配电网进行算例设计和仿真,验证了提出的储能配置的灵活性规划方法的有效性和经济性。     

液化空气储能系统参与电网调频的动态特性研究

为深入研究液化空气储能系统参与电网调频的动态特性,基于液化空气储能系统的数学模型,建立了12.5 MW液化空气储能机组膨胀系统的仿真模型,并结合无穷大电网模型,模拟了储能系统在空载冲转、并网以及电网调频工况下的参数变化,分析了液化空气储能系统作为新的辅佐新能源电网调频技术的可行性及其动态特性。仿真结果表明:空载冲转过程中,膨胀机转子转速标幺值最大为1.013,超速比为1.3%;并网发电过程中,实际转速标幺值和实际电功率标幺值在765 s时稳定至1;电网调频过程中,实际功率标幺值在10 s内稳定至0.990,且在调频过程中实际电功率标幺值最高为1.032。本研究为了解液化空气储能系统参与电网调频的动态特性提供了数据参考。