基于AHP和TOPSIS-模糊综合评价的多场景储能选型方法

目前储能技术路线多样,不同类型的储能各具应用前景,但储能选型需要综合考虑经济性、安全性等因素,是一个复杂的多目标决策问题,因此储能选型是工程应用中的关键问题之一。提出一种将层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和优劣解距离法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)-模糊综合分析法相结合的储能选型评价体系。首先,通过建立评价体系的判断矩阵,利用AHP获取指标权重;其次,将判断矩阵里量纲不同的指标类型用TOPSIS做规范化处理,以此获得更客观的权重向量,改善AHP法的主观性;而后,将指标权重对角化处理并与标准化后的矩阵相乘获得加权判断矩阵,并求取贴近度向量。最后,加权判断矩阵与模糊综合分析法关系矩阵相乘获取储能类型的隶属度评价结果,并以隶属度最大值所在的等级为最终评价,处于等级Ⅰ中最佳,等级Ⅱ次之并以此类推;由此通过TOPSIS获得更客观的权重向量,改善AHP法的主观性,得到的权重向量也更客观。最后以锂离子电池、钠硫电池和铅酸电池等七种储能类型在应用于削峰填谷、电网保供电和改善电压质量场景为例,并与现有的储能选型方法进行比较,体现该评价体系的创新,检验所提评价体系和选型方法的有效性。

结合电制氢系统的复合电站储能配置研究

由各类新能源电源互补发电形成的新能源复合电站(RECPS)具有新能源并网友好性的优点,但仅靠各类新能源发电的互补性仍无法有效消纳新能源电能的大规模弃电。为满足RECPS新能源有效消纳的需求,构建以电储能和电制氢系统相耦合的电-氢混合能源系统(EHHES),并制定EHHES运行策略。在此基础上,综合考虑RECPS并网友好性的收益、碳减排收益,以及氢气产、储、运、销全过程成本及收益,以EHHES净现值最大为目标建立混合系统配置模型。仿真结果表明,在配置EHHES时,该系统可以有效消纳新能源、减少弃电,但目前未商业化。对影响EHHES的经济性因素进行灵敏度分析。分析结果表明:短时间内,电制氢系统成本下降仍无法实现EHHES商业化;但随着低碳经济与共享储能的发展,RECPS配置EHHES依然是未来的发展方向。

考虑碳交易及需求响应的虚拟电厂运行优化策略

为有效提升虚拟电厂的碳减排能力和经济效益水平,提出一种考虑多种柔性电负荷参与需求响应的虚拟电厂运行优化方法。首先,综合考虑柔性电负荷特性并进行分类,建立虚拟电厂的柔性电负荷多元化模型;其次,对传统阶梯式碳交易价格模式进行优化,建立改进阶梯式碳交易机制模型,推动系统碳减排;然后,综合考虑系统运行成本和碳交易成本,以总运行成本最小为目标,建立虚拟电厂运行优化模型,并利用CpleX求解器对模型进行求解;最后,设置3种场景进行对比分析以验证模型的有效性。结果表明,制定合理的碳交易基价和碳交易区间长度能够协同低碳性和经济性,改进阶梯式碳交易机制和需求响应均可降低虚拟电厂的运行成本,减少碳排放量,能够带来巨大的经济效益和环境效益。

电力系统运行均匀性分析与评估

均匀性是物质的一项基本状态属性。提出针对电网运行安全性与电力资产利用效率的均匀性分析与评估方法。首先,分析电力系统不均匀性产生的原因,研究系统运行均匀性与经济性和安全性之间的关系,阐述在电网规划、运行和管理过程中考虑系统均匀性的重要性。其次,从电力系统运行状态和安全裕度两个角度,定义系统状态均匀度和固有均匀度评价指标。最后,针对固有均匀度指标直接求解的困难,提出基于设备负载率约束参数?U和?L的优化模型并进行求解。IEEE 30节点测试系统上的算例分析表明,均匀性分析与评估对电力系统规划、运行和管理都具有积极的参考意义,是对智能电网评价体系的补充与完善。

基于Pareto最优的电力系统有功-无功综合优化

针对纯粹依据能耗或成本指标进行发电调度的不合理性,以系统总发电成本最小和电网有功损耗最小为目标函数,建立了电力系统综合节能降耗的有功-无功协调优化模型。借助λ乘子把多目标优化问题转化为单目标优化问题,通过对Pareto最优前沿集上综合效益最优解的定义,求解λ乘子的最优值,同时还提出了λ的近似求解方法以及有网损率约束情况下λ值的求解方法,可以为协调系统总发电成本与电网有功损耗之间的矛盾、省级电力调度部门从传统发电调度模式转变为节能发电调度模式提供参考。通过IEEE 30和IEEE 57节点系统的算例分析表明了所建模型和算法的有效性。

电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化

针对将有功功率与无功功率分开优化的不合理性,将网损以发电费用最小的原则分摊到各个发电机上,建立电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化模型。在求解模型时,首先利用梯度法初始收敛速度快的特点将控制变量迅速收敛至最优解域,同时通过节点和支路类型转换处理节点电压和支路潮流越限问题;在最优解附近系统起作用不等式约束集基本确定的情况下,再利用牛顿法的二次收敛特性,求解精确最优解,提高了牛顿法的计算效率。研究结果可以为自动发电控制和自动电压控制系统的协调优化控制提供参考。在IEEE-30节点系统上的仿真结果验证了所建模型和算法的有效性。

采用柔性化方法表示刚性约束的电力系统优化模型

电力系统优化分析中,刚性约束边界的整定值缺乏灵活性且往往趋于保守,容易造成系统经济性较差。为此提出了刚性约束的柔性化表示方法,并以电力系统经济调度问题为例,建立了电力系统单尺度及多尺度柔性优化模型,从而将传统的电力系统优化问题转化成具有柔性约束边界的柔性优化问题,可在保证系统安全性和可靠性的前提下进一步提高电网运行效率,同时还可找到影响系统运行经济性的瓶颈,为电网升级改造提供参考。算例结果验证了柔性优化模型的有效性。

考虑输电线路负载率约束和全规划周期柔性成本评估的电网规划方法

针对现有电网规划方法对未来不确定因素适应性较差的缺点,从加强系统自身鲁棒性的角度出发,通过对线路负载率约束进行柔性化表示,控制系统中最重载线路的负载率,从而在规划过程中保留部分系统潮流输送能力,为系统预留一定的运行安全裕度和对不确定因素的适应能力。同时,通过对电网投资成本、运行成本和可靠性收益在电网全规划周期内的成本评估,提出兼顾系统经济性、安全性和可靠性的电网规划模型,并用蚁群算法求解。Garver 6节点测试系统的算例表明,提出的电网规划方法有效可行,有利于提高线路负载率分布的均匀程度,降低系统进入自组织临界状态和发生大规模连锁故障的风险,同时也是对整个电网规划周期内系统资源的综合优化。

考虑灵活性需求时空特性的电网调度计划与评价

高比例可再生能源频繁波动使得电网调度更加复杂,因此需充分发挥电网灵活性资源的调节作用。在考虑灵活性需求时空二维特性以及调度计划灵活性的基础上,提出以爬坡时间裕度作为衡量机组爬坡能力的指标,并采用标准差描述爬坡时间裕度的均匀性;建立同时考虑均匀性和经济性的多目标优化调度模型;对调度方案进行灵活性评价,形成具有卡尺功能的电网灵活性评价图,对于多样化的灵活性需求,可在评价图上快速定位相应的调度方案,并判断是否存在消纳不足问题。IEEE 30节点系统算例仿真结果表明,均匀性对于提高电力系统灵活性具有重要意义,验证了面对不同灵活性需求给出合理调度方案的可行性与有效性。

全球能源互联网关键技术与研究展望

建设全球能源互联网,是实现全球清洁能源大规模开发与广域配置、推动世界能源变革的必由之路,其对于减少污染物和二氧化碳排放、以清洁和绿色方式满足全球电力需求、改变人类文明发展方式具有重要意义。基于智能电网、特高压、清洁能源的实质,介绍了全球能源互联网的基本概念、总体布局和发展阶段,以及欧洲—非洲、亚洲—欧洲等世界主要洲际互联电网的发展实践与未来规划,并对具有互联潜力的洲际电网进行了展望。总结了特高压输电技术、广义储能技术、高级量测体系等全球能源互联网关键技术的应用现状与发展趋势,对全球能源互联网的电网广域运行决策分析、各参与主体利益的规划和运行决策理论、"清洁替代"与"电能替代"等热点问题进行了探讨和展望。

基于灵活性提升的电力系统储能装置定容方法

为更好地解决可再生能源并网问题,针对系统应对短时不确定性的响应能力,定义电力系统灵活性及其评估指标,并基于此提出一种储能优化配置方法。分析电源侧的不确定性,定义电力系统灵活性,针对可再生能源出力不确定性,定义电源灵活性评估指标。从选址和定容的角度,阐述储能配置的原理和方法,并基于电源灵活性评价,综合考虑系统灵活性需求和新建储能成本,建立储能配置模型并求解。以IEEE-118节点测试系统验证方法的有效性。

智能电网中的柔性负荷

随着电力供需矛盾的日益突出以及分布式能源的大规模接入,智能电网应运而生。作为智能电网的最重要特征之一,电网-负荷之间的"互动性"受到越来越多的重视分析了负荷柔性对提高电力系统运行水平的影响,比较了双向互动电网与传统电网的主要区别,介绍了国内外互动电网的建设现状,明确了负荷柔性化控制技术的发展目标,阐述了负荷柔性管理的实现方法。

忻州电网电气化铁路电能质量普测分析

电气化铁路牵引负荷属于典型的电子开关负荷,具有强非线性,易对电网供电电能质量造成不良影响。为了解忻州电网在电气化铁路牵引负荷影响下的电能质量状况,进而开展有针对性的预防、管理和治理措施,对忻州配电网开展了一次有针对性的电气化铁路牵引负荷电能质量普测。测试对象为11个110 k V变电站的19条线路。然后,对测试数据进行统计分析,并对照相关国家标准找出忻州电网存在的普遍性电能质量问题。结果表明:忻州地区电气化铁路牵引负荷的谐波问题较为严重,尤其以三次谐波超标为甚,个别线路甚至远远超过国家标准限制。此外,部分测试点存在电压波动幅度大、三相不平衡、电压闪变等问题,威胁电网的安全稳定运行。最后,针对忻州电网当前的电能质量状况,提出了治理以及改善的相关建议。

电动汽车换电站运营效益建模与分析

电动汽车换电站运营方通过优化建模追求效益的最大化,但换电需求量等运营因素随时可能发生变化,这些因素的改变会对换电站最终的收益造成不同程度的影响。建立电动汽车换电站运营效益最大化的线性模型,通过灵敏度分析得出:对换电站而言,影响换电站效益的敏感参数主要为充换电服务费、电池折旧费、电网电价;对电网而言,影响换电站削峰填谷的敏感参数则是换电站内的总电池数和充电格位数。分析换电站内部设施投资的最优数量。此模型的建立及其分析能够为换电站商业化运营提供决策依据。

智能化电网中的柔性评价方法与应用

针对新一代智能化电网对电力系统规划、运行和管理过程中经济性、安全性与灵活性等多指标综合趋优的要求,在电网的分析计算过程中,系统地提出并定义智能电网环境下电力系统多尺度柔性评价方法,并根据柔性参数的不同类型,将电力系统柔性划分为属性柔性、约束柔性、负荷柔性和结构柔性。在此基础上,针对系统运行安全约束柔性问题,进一步定义电力系统稳态约束柔性评价指标,为电网调度人员评价电网运行状态安全裕度大小提供直观依据。最后,以IEEE 30节点测试系统为算例,通过评价稳态情况下节点电压约束柔性大小并将评价结果应用于最优潮流的分析计算,说明所提方法的合理性与有效性。

基于有效容量分布的互联系统风电消纳能力评估

我国拥有丰富的风力发电资源,但是弃风问题严重,亟需解决。电网互联作为解决这一问题的有效措施不仅可以有效提升风电消纳能力,而且对系统可靠性有着积极的影响。综合考虑源-网-荷各环节对风电消纳能力的影响,运用基于有效容量分布的随机生产模拟方法,在消纳能力评估中考虑互联系统可靠性指标,并提出机组剩余有效容量分布的概念,结合联络线输电能力分布表征系统的有效供电能力。通过与需求负荷匹配来计算各互联系统的发电量、支援电量、支援概率等评估指标,从而在保证系统安全、经济、可靠的前提下全面反映评估周期内风电消纳情况。最后,基于IEEE-RTS负荷数据的算例验证了该方法的有效性。

电力系统均匀性分析与优化方法综述

首先详细阐述了均匀性理论在电力系统安全性分析、电网优化规划和电网运行优化中的研究与应用成果,并分类介绍当前电力系统中均匀性指标的各类评价方法。其次,阐述近期研究热点"弹性电网"中的均匀性问题。最后,对电力系统均匀性的研究进行了展望,并阐述了在均匀性指标的建立与优化过程中需要关注的问题。

高比例风电接入的电力系统储能容量配置及影响因素分析

储能技术是解决高比例风电消纳问题、提高系统可靠性的有效手段。然而储能不同的功能定位、典型负荷曲线与风电出力曲线的选取等都会影响储能的配置结果。为研究储能配置规律,分别建立了考虑风电不确定性、风电爬坡以及风电消纳问题的多参数储能配置模型。研究储能不同功能定位下的配置情况。在此基础上,基于单一变量原则以及相关性分析,量化研究系统中各类参数对储能配置的影响。算例结果表明:通过风电的合理接入可减少所需配置的储能容量,合理的储能接入节点可有效降低网损;单纯依靠储能解决风电消纳问题时所需配置的储能容量最大;决定储能容量配置的价格型参数主要为分时电价;系统型参数中对储能容量影响最大的是风电装机容量以及峰谷差率。

考虑电动汽车换电站负荷特性的电网管理效益分析

电动汽车充放电管理是智能电网需求侧管理的重要组成部分。基于对3种常见充电模式的比较,首先分析了换电模式在电动汽车负荷管理方面的优势。然后,分析了电动汽车换电站的负荷特性,研究了其对电网运行的影响。最后,以一假想的换电站接入IEEE 33节点配电系统,比较电动汽车换电站有序和无序充放电对电网运行的影响,从而说明换电站有序充放电的管理效益。

考虑灵活性供需不确定性的储能优化配置

风电较强的随机波动性导致系统的灵活性需求剧增,应用储能辅助调峰能够有效解决大规模风电并网带来的系统调峰问题。提出兼顾经济性和灵活性的储能辅助调峰优化配置方法,建立双层优化配置模型。上层储能规划模型考虑调峰需求的不确定性,从经济性最优的角度求解储能的配置方案;下层运行优化模型考虑机组的随机停运、最大/最小出力限制以及不同出力状态下的向上/向下爬坡率等调峰能力的不确定性,以总调峰能力不足期望最小为目标,计及储能的运行策略,利用基于有效容量分布的时序随机生产模拟方法,计算调峰灵活性评估指标,并将灵活性不足损失成本返回上层优化模型。最后,通过上下层模型的不断优化迭代得到兼顾经济性和灵活性最优的储能配置方案。IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统的仿真计算表明,所提的模型和方法能够有效量化风储规模及系统不确定性对调峰灵活性的影响,为系统的灵活性供需平衡提供理论支撑。