基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法

推进用户侧分布式光储一体化发展是提高新型电力系统新能源消纳能力的重要举措。然而,储能高昂的投资成本阻碍了用户侧光储系统的推广进程,亟需合理的储能容量优化配置方案为用户提供更加理性的决策依据,以提升系统经济性和环境友好性。现有容量规划方法往往基于典型场景进行储能运行模拟,未考虑全年每个典型场景之间的功率波动特征以及某些极端场景对于容量配置结果的影响,难以保证规划结果的准确性。为此,文中提出了一种基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法。首先,以聚类结果中的典型场景为基,通过最小二乘法近似地线性表示全年中的极端场景;其次,将场景线性化结果嵌入储能全年运行约束中,并通过重新构造决策变量来减小优化问题的规模;最后,通过实际算例分析了用户侧配置储能的经济效益,并将所提出的规划方法与已有方法进行仿真结果对比。结果表明,所提出的规划方法能够减小精确模型运行所需的决策变量规模,在提升计算效率的同时取得比已有近似方法更准确的规划结果。     

分时电价下企业光储系统的容量配置及优化运行

针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题,考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响,基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息,以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益,建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题,得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性,对系统灵敏度的分析表明,未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合,具有实际工程价值。     

偏远地区能源自洽系统源储容量协同配置方法

目前与风光新能源密切相关的城市源储容量配置研究较多,但在偏远地区进行源储容量配置具有显著不同的两个特点：一是普遍缺失气象历史数据,难以评估风、光时序运行特性;二是与主网联系薄弱,离网运行可能性较高。上述特点给偏远地区源储容量配置带来了挑战,需要构建以自给自足为特征的能源自洽系统。为此提出一种基于风光自然资源评估且兼顾并/离网两个运行状态、以能量自给自足为主要目标的源-储双层优化配置策略。首先建立由太阳辐射强度和风速等资源禀赋确定的风光出力特性模型,并在此基础上构建风光出力典型时序场景集;然后建立包含风光、储能、电动汽车等在内的系统源-储-荷规划-运行双层容量优化配置模型,并提出相应模型转化和求解策略。其中,规划层以系统综合成本最小为优化目标,确定风电、光伏和储能配置容量;运行层基于并网和离网综合指标,实现兼顾并/离网两个状态的年运行成本最小以及并/离网指标最优的多目标优化。最后算例仿真结果证明了所提模型适用于偏远地区能源自洽系统,所得源储配置可减少系统对电网依赖,促进新能源就地消纳,减少负荷缺电损失。     

考虑用户充电行为和光伏不确定性的光储充电站储能容量优化配置

“双碳”背景下,PSCS（光储充电站）逐渐成为EV（电动汽车）充电站的主流形式。为解决PSCS光伏发电和用户充电行为的不确定性问题,同时保障PSCS的盈利,提出一种考虑EV用户行为和光伏不确定性的PSCS储能容量优化配置方法。首先,采用改进K-means算法对光伏出力数据进行聚类,构建典型光伏出力场景及其概率分布规律。其次,分析EV的充电行为特性,计及环境温度变化对EV耗电量的影响,建立EV充电负荷模型。最后,考虑需求响应,建立以购电成本、碳排放成本、售电收益等为目标函数的经济运行模型。算例分析结果表明,在进行PSCS储能容量配置时考虑光伏出力不确定性和需求响应,能够减少碳排放量并保证PSCS的经济效益。     

基于改进场景聚类算法的海上风电储能优化配置研究

在平滑海上风电出力波动的应用需求下,提出一种储能优化配置方法。利用小波包分解算法对海上风电出力曲线进行分解,得到储能系统全年功率响应曲线。采用基于云模型和模糊C均值聚类算法相结合的改进场景聚类算法,对储能全年功率响应曲线进行聚合,生成储能功率响应典型场景。以储能年综合成本最低为目标,构建储能优化配置模型。采用粒子群算法对海上风电储能优化配置模型进行求解,最后通过算例仿真对所提方法和模型进行分析验证。结果表明：所提模型和方法能综合考虑海上风电场侧储能的实际运行特性,可有效指导海上风电场的储能配置和建设规划。     

基于分解协调方法的光储系统配置—运行协同优化

以光伏-储能电池系统为研究对象,构建光储系统的配置-运行优化分解协调模型.首先,将考虑储能投资成本与光储系统运行成本在内的综合费用作为目标函数,利用Benders分解方法将模型分解为规划配置主问题和运行调度子问题,然后,通过分解协调优化得到储能电池的最优配置方案与系统的优化运行策略,通过设定光伏消纳率、自给率、内部收益率、动态投资回收期等一系列指标,对模型进行评价.此外,实现了 Benders分解法收敛过程和Bender割集累积过程的可视化,直观展现出容量配置与优化运行的交互作用.基于此,进一步利用K-means聚类分析算法建立了年光伏出力模型,求解长时间尺度上储能电池的最优配置,探讨了分解协调优化模型在中长期尺度下求解的可行性.     

电动公交车光储充电站日运行随机优化策略

针对电动公交车光储充电站的运行优化问题,建立了以充电站的运行成本最小为目标、考虑光伏出力随机性的多场景日前优化模型,在满足充电需求的条件下,实现储能系统的充放电优化调度并给出日内储能初始荷电状态。在实时运行阶段,根据更新的光伏和充电需求的预测,提出了光储充电站的日内滚动优化策略。所建模型考虑了环境温度对电动公交车充电需求的影响。仿真结果验证了所提日前和日内优化策略的有效性,并分析了充电站配置光伏和储能系统的成本效益。     

考虑光伏运行风险的光储充电站双层规划优化模型

光储充电站的容量规划与运行优化是一个多时间尺度的问题,因此提出一种考虑光伏运行风险的光储充电 站双层规划优化模型.首先,考虑到双层规划优化中两种时间尺度优化问题特征,建立含上层年时间尺度规划与下层 日调度周期优化的双层规划优化模型.其次,根据光伏出力预测误差概率分布,将光伏出力分为3种情况,利用期望 值分别计算光伏出力预测误差导致的弃光和切负荷风险费用,同时提出考虑光伏出力预测误差的储能风险运行策略. 最后,采用蒙特卡洛方法预测电动汽车充电负荷曲线.调用MATLAB中CPLEX 求解器求解模型.仿真结果表明, 考虑光伏出力预测误差后,光伏配置容量较为保守,且储能配置容量增加,减少了弃光和切负荷情况的发生.     

风光储系统储能容量优化配置策略

储能容量的优化配置是风光储系统的重要问题。针对该问题,提出一种储能优化配置方法。首先建立储能容量配置的双层决策模型,外层规划模型的决策变量为储能的功率和容量配置,目标为储能的初始投资与联络线波动惩罚最低,内层规划模型的决策变量为储能在运行过程中的充放电功率,目标为系统联络线功率波动最低;然后基于动态规划方法进行求解;最后对含风电、光伏、电池储能以及负荷的联合发电系统进行算例分析,分别选取春、夏、秋季典型日数据进行仿真,仿真结果表明储能配置策略的有效性。     

面向风光综合消纳的电力系统广域储能容量优化配置研究

针对含大规模风光接入的电力系统中广域储能优化配置问题,提出采用K-means聚类方法,对风电出力、光伏出力与负荷间的时序数据进行典型日场景集抽取;以年弃风成本、弃光成本与储能等效年投资成本3者之和最小为优化目标,建立面向风光综合消纳的广域储能优化配置混合整数线性规划模型,并采用智能优化算法进行求解,实现储能投资最小化和风光消纳最大化的综合最优。以宁夏电网实际运行数据为例,验证了所提模型的合理性与有效性。     

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。     

考虑多时段并网点电压控制的光储容量匹配及优化运行

在主动管理模式下,通过在光伏并网点配置储能系统可平滑光伏出力,并使其主动参与配电网调度。运用扩展QV节点对光储并网点运行特性进行合理描述,提出一种综合考虑源荷峰谷特性多时段设定光储并网点运行电压的方法。考虑系统运行约束、储能系统运行约束和容量配置约束,从全天关口电量以及储能配置容量两方面构建光储联合系统储能容量匹配多目标优化模型,求取Pareto最优解集,从而为储能容量配置及运行策略提供决策依据。IEEE33节点配电网算例表明,所提方法能够灵活实现储能容量的优化配置,相应的运行策略下储能系统的运行状态均在合理有效区间内,对比表明所提运行策略在提高电压质量、减少储能配置容量及降低全天网损电量方面具有显著效果,验证了多时段并网点电压设定方法及优化模型的合理性和有效性。     

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。     

与需求响应联合优化的联网型微电网储能容量随机规划

针对含分布式电源、需求响应资源的联网型微电网,提出一种与微电网内多类型需求响应资源联合优化运行的储能系统容量配置优化规划模型。模型以微电网用能成本与储能设备年投资成本之和最小为目标函数,考虑需求响应资源可柔性调节区间、储能设备的荷电状态、微电网与主网间变电容量等约束条件,并计及分布式电源出力的不确定性影响,建立储能容量随机优化规划模型,利用混合整数线性规划算法求解。对某实例微电网仿真分析优化配置储能容量对提高微电网运行和规划的经济性的影响,结果表明模型可实现微电网储能系统最佳容量配置决策,同时优化需求响应资源和储能系统的运行策略。     

考虑需求响应和源荷不确定性的光储微电网储能优化配置

电力市场背景下，考虑需求响应和源荷不确定性的微电网储能优化配置，对提高微电网运行性能、促进微电网商业化落地应用及能源转型具有重要价值。针对并网型光储微电网储能系统容量配置问题，提出了考虑需求响应和源荷不确定性的储能优化配置策略。首先，通过聚类对运行场景进行削减，综合考虑购电、储能配置及损耗和联络线功率波动惩罚等成本，构建考虑长期不确定性的微电网储能系统规划运行协同优化模型。其次，建立基于用户调度优先级的负荷引导机制，通过弹性系数计算需求响应结果。进一步地，提出一种两阶段储能规划配置策略实现方法。最后，通过算例仿真，验证了该方法的合理性与有效性。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

考虑运行调度策略的工商业用户侧光储联合系统协同规划

现有分布式用户侧光伏储能优化规划方法多以光伏发电功率的聚类中心为出发点,忽略了某些光伏出力较大的时段,此类方法在对光伏安装面积较小的商业用户进行规划时成效较为显著。但在对光伏安装面积较大的工业园区进行规划时,其光伏容量规划结果往往偏大,在实际运行过程中可能导致源荷功率不平衡结果,有影响系统安全稳定运行的隐患。对此,本文在充分考虑较长时段内光伏发电随机性和波动性的基础上,立足于负荷用户年度源荷电力数据,同时考虑多元用户特性和电力市场交易政策等方面因素,以光伏储能系统年综合运行成本最低为目标,建立了用户侧分布式光伏储能优化规划模型。算例分析表明,本模型能够在各类典型工商业用户的光伏储能优化规划中取得满意效果。     

考虑光伏渗透率和时段划分的光储优化运行

随着光伏渗透率的提高，合理的时段划分对光储系统优化运行有重要的意义。首先，介绍光伏接入场景下的峰谷平时段划分方法，利用时段划分用户响应后的负荷构建光储运行策略，得到光伏消纳和储能配置情况；其次，以储能成本和提高负荷率奖励费用综合最优为目标，考虑光伏弃光率等因素的影响建立光储优化模型；最后，通过免疫粒子群算法对储能配置进行优化求解。算例结果证明所提光储运行策略和优化模型的合理有效性。     

考虑有功-无功协同优化的风场、光伏电站储能系统容量配置研究

为促进配网对风电、光伏的消纳,减少因高渗透率的分布式电源导致的电压波动,构建了以储能投资成本、购电成本、弃风弃光成本和网损成本最小为目标的蓄电池储能系统容量优化配置模型.首先,利用具有四象限运行特性的储能系统、有载调压变压器、分组投切电容器组对配网的有功无功进行协同优化.然后,采用融合时空关联特性的极限场景集描述可再生能源出力,使用大M法和二阶锥松弛技术将上述模型转化为混合整数线性规划问题,求解得到储能最优容量配置和有功-无功协同优化策略.最后,以IEEE-33节点系统为例进行分析.仿真结果表明,所提模型和方法能够提高配电网的电压质量和风电、光伏的消纳水平.     

考虑出力与电价不确定性的光伏集群有功功率分配方法

针对配网高渗透率光伏集群经济运行以及参与系统功率调整问题，提出一种区域光伏集群的有功功率优化调度分配方法。首先，将集群内部光伏站按照储能配置与受控能力进行分类；以多场景法将光伏出力、市场电价不确定性问题转化为确定性场景，引入条件风险价值量化不确定风险；建立区域光伏集群功率分配优化模型，以集群运行成本最小为优化目标，求解最优的日前出力计划与储能运行策略；最后，针对系统扰动导致运行方式改变，提出光伏集群参与系统调整的功率重新分配策略。算例结果表明区域光伏集群具有参与系统功率调整能力，验证了本文方法的有效性。