光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。

新能源大基地风光储容量协调优化配置

大型新能源基地需要协调配置风光火储容量以满足外送要求,其中火电容量及外送通道的容量通常预先确定,从而风电、光伏、储能的容量配置成为影响新能源外送效果的重要因素。为此,针对大型新能源基地,研究了风光储容量优化配置问题,提出了基于新能源外送可靠性的容量配置方法。基于需求侧的负荷曲线,提出了一种聚类方法来优化直流通道的计划传输功率;基于直流计划功率,提出了衡量新能源外送可靠性的送电置信概率指标;基于送电置信概率等约束,构建了风光储容量优化配置的基本规划模型。为了进一步保证在不同的场景下新能源能可靠外送,在基本规划模型的基础上加入场景分布不确定性,提出了风光储容量配置的分布鲁棒规划模型。考虑到分布鲁棒约束包含整数变量,提出了一种迭代算法用于该分布鲁棒规划模型的求解。实际算例验证了所提方法的有效性。

考虑光伏场景聚合的配电网光储选址定容

研究光伏场景聚合是实现区域电网分布式光伏与储能联合规划的前提和基础,对促进配电网分布式光伏的充分消纳具有重要作用.通过基于改进的K-means++算法对历史光伏数据进行聚合分析,得到光伏出力的典型场景聚合,从配电网的经济性出发,兼顾系统运行的可靠性、环保性,建立考虑光伏场景聚合的光储选址定容规划模型,引入层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)将多目标优化问题转化为单目标问题,并利用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)进行求解.算例结果表明,提出的光伏场景聚合模型更准确刻画光伏出力的不确定性,验证了该模型的有效性和可行性.

考虑水电机组振动区的水风光协同规划模型

随着风电、光伏的大规模并网,电力系统面临灵活调节能力不足的挑战。水电运行灵活,通过与风光协同规划、互补运行,能有效平抑新能源出力波动,保障并网消纳。水风光协同规划的关键之一在于对水电灵活调节能力进行准确建模,其中振动区约束不容忽略。为此,提出了考虑水电振动区的水风光协同规划模型。该模型首先利用组合数学技术将水电机组振动区合成为电站振动区;然后,综合考虑振动区约束及梯级水力联系、水力发电方程等各项约束,实现对水电系统的准确建模;最后,耦合水电系统与新能源、联络线等相关运行约束形成水风光协同规划模型,并采用混合整数线性规划进行求解。以乌江流域某水风光互补系统为例,验证所提模型的有效性。

基于经济成本目标的综合能源系统容量规划方法研究

综合能源系统能够协同规划多种能源,提升可再生能源的消纳能力,从而实现系统的低碳高效运行。基于此,本研究提出了一种集成光伏发电系统、蓄热水箱和内燃机的综合能源系统。考虑冷、热、电三种形式能量平衡约束,采用遗传算法以系统的年总成本最小为优化目标,并以年总碳排放量和年总一次能源消耗量为评价指标建立了综合能源系统规划优化模型。结果表明:与分产系统相比,所提出的综合能源系统的年总成本节约率、年二氧化碳减排率和年一次能源节约率分别为30.67%、33.26%和8.93%。此外,综合能源系统中光伏发电系统承担了全年用户电负荷的14.58%,有效提升了系统的经济性以及能效性。

基于动态规划的分布式光伏发电容量优化技术

根据时域频谱计算当前配电网内光伏发电容量需求数值,将需求数值作为输入,以分布式光伏发电容量在配电网内联络线的功率波动方差、功率均值作为,目标构建分布式光伏发电容量优化模型,采用自适应动态规划算法求解分布式光伏发电容量优化模型,实现分布式光伏发电容量的优化。实验结果表明,该方法计算配电网当前所需的分布式光伏发电容量数值最大偏差仅为0.003 MW,可有效提升配电网内分布式光伏发电总容量。

大区域陆上集中式光伏资源开发储量评估研究

以大区域陆上集中式光伏资源开发储量评估为研究对象,建立了基于太阳能理论蕴藏量、光伏资源可开发量、光伏技术可开发量、光伏规划规模4个层次的光伏资源开发储量评估理论体系及技术路线,并提出一种光伏技术可开发集中区域自动提取方法,全面评估大区域集中式地面光伏资源开发潜力。以某县县域为例,应用本文提出的方法评估出该区域光伏资源开发储量;应用该方法对某规划场址进行分析,并与工程可行性研究成果进行对比,验证了该方法评估的全面性和可实施性。

基于Informer的负荷及光伏出力系数预测

为了支持可再生能源的布局及装机容量规划,长时间序列的电力负荷和光伏出力系数预测至关重要。光伏出力系数反映了光伏发电系统实际运行中的发电效率,但由于难以准确预测来年的气象信息,每日最大光伏出力系数的预测具有挑战性。为了克服这个限制,提出了利用每7 d计算1次的每日最大光伏出力系数的最大值和最小值构建一个包络线,通过预测该包络线的上限和下限,提供每日最大光伏出力系数可能的区间。这种包络线建模方式有助于在克服气象信息不确定性的同时提供更为鲁棒和可靠的预测结果。选用Informer模型作为预测框架,并与Transformer,LSTM和RNN模型进行了比较。基于实际电力负荷数据序列和光伏出力系数包络线上、下限数据序列进行仿真试验,验证了Informer模型的可行性和良好的预测精度。

分布式光伏系统的容量规划与配置策略分析

阐述通过数据采集、需求预测与负载分析、容量规划模型的创建,提出综合考虑系统运行需求和环境因素的容量规划方法。探讨光伏板布局、逆变器参数配置和储能系统优化等配置策略。

光伏集中并网电压约束下的准入容量与电压波动的评估方法

大容量光伏集中并网必定会对整个配电网特别是并网点的电压造成一定的影响,而光伏出力的随机性也会引起电压的随机波动。为此,建立了光伏集中并网后引起并网点电压偏差的数学模型,导出了以电压偏差不越限为约束的光伏准入容量,定义了能够全面反映母线电压波动情况的4项指标,即分布重心、离散度、偏度和峰度,提出一种评估光伏并网下电力系统电压波动状况的方法。基于光伏出力的随机模型在PSCAD中建立了符合实际情况的光伏电站组件,并以单电源链式配电网为例验证了上述指标的准确性和有效性。最后将所提指标和方法用于某地区含光伏电站电网的电压波动程度的评估,结果表明该指标和方法可为光伏电站并网点的优选提供参考依据。

基于电压偏差机会约束的分布式光伏发电准入容量研究

针对光伏发电并网输出功率随机性及相关性导致配电网节点电压越限的不确定性,提出基于电压偏差机会约束的分布式光伏发电并网准入容量规划方法。首先,建立考虑光伏相关性的配电网概率潮流计算模型,将Nataf变换与基于矩法的三阶多项式正态变换相结合处理光伏的相关性,采用多重积分理论和Gram-Charlier级数展开得到配电网节点电压分布;然后,以最大化光伏发电并网准入容量为规划目标,电网电压不越限为机会约束,建立基于电压偏差机会约束的光伏并网准入容量计算模型,利用改进的随机权重粒子群算法对模型进行求解。仿真算例结果表明该方法能够提高光伏并网容量,使配电网运行满足电压偏差不越限。

光伏DG接入配电网及微电网的过电压自动调节方法研究

针对光伏DG接入配电网因过电压而导致渗透率低的问题、微电网离网运行期间过电压问题,以及微电网在非计划孤岛状态下并网转离网暂态过电压问题,提出一种P/U下垂调节方法。当光伏DG接入配电网,该方法能避免光伏DG因过电压而退出运行。当光伏DG接入离网运行微电网,因负荷减少、DG出力增加等因素而导致过电压时,该方法可以实现无通信互连线的稳态离网能量平衡。当含光伏DG的微电网在并网转离网期间,该方法能够解决暂态过电压问题。首先推导电压偏差公式并分析过电压产生机理。其次介绍P-U下垂调节方法原理。最后为验证方法可行性,以光伏DG接入配电网为算例分析对象,搭建Matlab/Simulink仿真模型,并在逆变器样机上进行试验验证。结果表明P-U下垂调节方法可行有效。

配电网光伏消纳能力定界模拟与消纳方案综合择优

在分布光伏接入配电网的比例逐年递增的背景下,评估与优化配电网的光伏消纳能力具有重要意义。针对配电网高渗透率光伏的接入节点数量、接入位置和接入容量的三重不确定性规划难题,提出了基于随机场景模拟与定界划分评估的配电网光伏消纳能力评估方法。首先以电压质量、变压器与线路传输容量为约束边界,对随机模拟场景的近似最大光伏消纳能力进行评估;然后分析了随机模拟场景分布性质,提出基于镜像埃尔朗抽样和场景分布性质的模拟效率的优化方法;最后通过多目标满意度距离从光伏消纳方案中比选出消纳容量、年运行电压安全裕度、配电网年均投资效益的综合最大的方案,保证配电网光伏的最大、安全和经济消纳。通过IEEE33节点系统的仿真分析,验证了所述方法的有效性及可行性。

基于信息熵的光伏发电选址与定容规划

本文提出了基于信息熵的光伏发电选址定容方法,该方法利用信息熵衡量选址影响因素的重要性、最大可消纳光伏出力功率与光伏出力的波动相似程度,以待选节点决策量化值最大为选址目标,以消纳电量最大为定容目标,在提高光伏消纳能力的同时降低弃光率。最后,以华东某实际电网为例进行规划计算,验证了所提方法的合理性。

考虑多种调压措施的分布式光伏消纳能力研究

随着分布式光伏的大量并网,电压越限成为限制其大量接入的重要因素。针对光伏接入引起电压越限的情况,研究了多种调压措施对配电网光伏接纳能力的影响。首先,从电压不越限、潮流不过载等约束条件出发,建立了分布式光伏消纳模型。其次,分析了加入调压措施对分布式光伏消纳能力的影响。最后,采用试探法求解了不加调压措施前和加入调压措施后光伏的最大准入容量。以IEEE33节点配电系统为仿真算例,分析了限制各个节点光伏容量增加的原因。仿真结果表明,考虑调压措施可以有效地提高分布式光伏的消纳能力,避免电压越限的发生。

我国光伏产业发展对策探讨

光伏发电是解决能源供应短缺和环境污染问题的有效途径,在国内政策以及外部有利市场环境的推动下,我国太阳能光伏产业发展迅速,在光伏制造业等领域已走在世界前列。2010年,国内光伏电池产量已达9GW,连续4年居世界首位;多晶硅产量已达4.5×104t。但我国光伏发电市场发展规模仍然较小,影响了光伏产业的总体可持续发展。2010年国内新增光伏发电装机容量500MW,仅占全球光伏新增装机容量的3%,国内光伏电池生产的销售市场对外依存度高达95%,产业发展具有极大的危险性。其主要原因是产业规划保守,发展目标低定;发电成本较高,民众承受能力有限;光伏电力的"间歇性"特征以及电网企业的国有垄断地位使得"入网难"问题仍未解决;投资回收期长,资本盈利率不高;地方政府追求短期经济效益,抓快放慢。德国在这方面的发展经验值得借鉴。当前,应在提高光伏发电占新能源产业发展规划比重、降低光伏产业对外依存度的同时,努力降低发电成本,同时大力发展规模储能和智能电网技术,并构建有力的政策支持环境,从根本上提升业界信心,实现我国光伏发电产业的大发展。

规模化分布式光伏并网条件下储能电站削峰填谷的优化调度方法

针对区域性规模化分布式光伏并网引起的系统调峰问题,本文提出了一种含储能电站的削峰填谷优化调度方法。首先从容量渗透率、天气等角度分析了规模化分布式光伏并网后对系统负荷以及调峰能力的影响;随后将储能电站作为独立电源接入系统,提出了规模化分布式光伏并网条件下含储能电站的优化调度方法,利用储能电站削峰填谷,以净负荷方差最小为目标,对储能电站充放电功率进行优化,兼顾系统经济性和风电优先调度,以系统运行成本最小为目标对常规机组与风电场群进行调度;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于重力储能的风光储联合发电系统容量规划与评价

合理规划风电场、光伏电站和储能的容量是保证风光储联合发电系统经济性及可靠性的前提。提出一种依托山体的重力储能形式,联合风电场、光伏电站,建立以系统成本最小为优化目标的并网型风光储联合发电系统容量优化规划模型。然后,提出风光互补特性、供电损失率、系统贡献率等评价指标,用以衡量容量优化规划结果。在算例中,基于分时电价场景,对考虑重力储能、蓄电池储能、压缩空气储能等不同储能形式的规划模型进行仿真对比。通过利用熵权法定权的秩和比评价方法对考虑不同储能形式的容量规划结果排序评价,验证了所提模型的科学性及有效性。

光伏扶贫电站应用模式及准入容量优化规划

随着我国扶贫和相关惠农工程的持续推进,光伏扶贫电站将大规模接入农村电网。由于光伏电站普遍具有功率随机性、接入位置和方式多样,给农村电网规划和管理带来了新的挑战。为推动光伏扶贫电站合理接入农村电网,文章给出了光伏扶贫电站的应用模式,分析了光伏扶贫电站接入的边界条件,基于电网经济性和安全性约束,建立了光伏扶贫电站准入容量优化模型。采用IEEE-69节点辐射型和IEEE-54节点环状网架进行了实例计算。研究成果有助于促进光伏扶贫电站的科学规划,提高电网的经济性和安全性,为新一轮农网升级改造提供支撑。

主动配电网负荷精准管理研究方法

随着大规模分布式光伏接入10kV配电网,为科学合理地利用分布式光伏并网发电系统提高10kV配电网的设备利用率、实现10kV配电网的经济运行,提出一种主动配电网负荷精准管理研究方法。首先,根据分布式光伏并网发电系统出力预测模型,研究分布式光伏并网发电系统的置信度出力;其次,研究储能容量配置方法;最后,以储能所削负荷、N-1情况下10kV线路供电能力为边界条件,建立数学模型,计算含分布式光伏并网发电系统和储能的10kV配电网线路规划接入容量。应用实例表明,此方法确定的含分布式光伏并网发电系统和储能的10kV线路规划接入容量科学、合理,能够为10kV配电网科学建设、10kV配电网用户接入提供指导和建议。