考虑不确定性和需求响应的配电网储能优化配置

分布式电源的间歇性和不确定性等特点使其大规模接入电网对配电网的安全稳定运行带来一定挑战,而在配电网中合理配置储能系统可以有效应对此问题。为减少风光并网产生的不利影响,提高配电网电能质量,首先构建由分布式电源和储能系统共同接入的配电网模型;其次对可再生能源出力不确定性进行处理,并构建需求响应模型平滑负荷曲线;然后以年综合成本最低和电压偏差最小为优化目标,构建配电网储能多目标优化配置模型;最后以IEEE 33节点配电网络为算例,根据分布式电源接入后引起的节点电压偏移确定储能接入位置,并通过改进粒子群算法确定储能优化配置方案。仿真结果表明,该模型可以提高系统经济性和稳定性,同时改进后的粒子群算法在求解效果上更优。

计及激励型需求响应的低压配电网混合储能优化配置

分布式光伏高比例接入和再电气化与电能替代加剧了系统源、荷的波动性,传统低压配电网规划方法难以适应新型电力系统发展的要求。针对此问题,首先建立了计及激励型需求响应的低压配电网混合储能优化配置模型,然后,根据不同时间尺度下的储能设备和激励型需求侧响应资源的特点,提出运用改进的变分模态分解算法(variational mode decomposition,VMD)对净负荷曲线进行多尺度分解和组合重构,以系统总成本和有功功率波动值之和最小为目标,运用改进的鲸鱼优化算法对所提的优化配置模型进行求解。最后,通过算例验证所提方案的有效性。

面向系统可靠性的两阶段混合储能优化配置方法

由于新能源出力随机性、波动性较大,配置储能以平抑新能源波动成为当前发展趋势。现阶段储能规划相关研究鲜有考虑系统的随机故障事件,这可能导致故障发生时储能装置难以达到预期效果。针对上述问题,本文提出面向系统可靠性的两阶段混合储能配置方法,首先基于聚类方法得到典型运行场景,其次基于Shapley值的可靠性跟踪方法完成对系统的薄弱环节辨识,从中分析出不同运行场景下的高风险设备及系统的恶劣故障场景,然后建立以最小化投资成本和考虑可靠性的运行成本为目标的优化模型,得到适应多故障场景的混合储能配置方案,在保证新能源消纳的同时显著提高系统抵御风险的能力。最后,基于IEEE-RTS24节点测试系统的算例结果验证了本文所提两阶段储能优化配置方法的有效性。

基于改进遗传算法的配电网储能优化配置方法研究

增加储能设备是配电网解决新能源普及所导致的供电负荷剧烈变化的常用方法,需要从定址和定容两方面来优化配置储能设备。通过分析配电系统中馈线负荷的日内变化特性及与阶梯电价的关联关系,以关联关系作为馈线的遗传属性使其成为遗传个体,在对遗传个体进行编码后,找出线路日内负荷变化最小者为遗传个体,该个体将信息遗传给与其日内变化最接近的馈线后死去,由此产生变异并继续遗传下去,直至遗传个体为几条小于最大容量的馈线为止。仿真结果显示,通过对遗传算法中的生物进化机制做相应的改进,可获得配电网储能利用率最高的配置方案。

考虑静态电压稳定性的城市电网储能优化配置研究

伴随新能源规模化接入城市电网,电力系统逐步呈现供需时空错配形势,将导致其静态电压稳定性逐步下降,危及用电安全。为此,提出一种供需时空错配形势下计及静态电压稳定性的新型城市电网储能优化配置方法。首先,分析新能源规模化接入下城市电网供需时空错配特征,分别建立供需空间、时间错配评估指标;其次,基于输电线路潮流方程,利用一元二次方程判别式分析潮流解的个数,提出一种城市电网静态电压稳定性评估指标;然后,加权考虑上述供需时空错配及静态电压稳定性评估指标,建立储能设备优化配置模型;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

区域电网风光最优配比及储能优化配置研究

合理优化风光储容量配比是省级电网实现大规模区域电网新能源高效利用的基础,为优化风光储容量配比以及进一步降低弃电率,首先,基于某区域电网相关评价指标,对某区域电网风光出力特性进行分析,并使用风光出力场景生成方法生成某区域电网目标年的风光出力场景。其次,提出了面向提高新能源消纳的风光配比优化方法,包括新能源消纳模型和风光规划装机配比优化模型。随后,提出了面向提高新能源消纳的储能优化配置方法。最后,通过风光配比优化方法对某区域电网目标年弃电情况进行评估,并计算得到了某区域电网目标年的风光规划装机最优配比,通过算例验证所提方法的有效性。

基于风险理论的配电网储能优化配置方法

合理的配电网储能容量规划对消纳分布式光伏及电网的稳定运行至关重要。提出了一种基于风险理论的配电网储能优化配置方法。首先,从系统灵活性角度给出了面向分布式光伏消纳的条件风险价值计算方法,再给出了储能成本计算方法,并以风险价值和总规划成本最低为目标,在考虑传统火电机组、分布式光伏、储能与负荷之间的协调优化基础上,构建储能的优化配置模型,利用混合粒子群算法进行求解。经对江西省会昌县某配网线路进行分析表明,所提出的规划方法合理有效。

基于矩差分析的配电网分布式储能优化配置

随着“双碳”目标的提出,未来配电网中会面临极高比例的光伏等新能源接入,电压越限、潮流返送等问题频繁发生。在充分利用配电网已有调压手段和无功补偿的基础上,由于分布式光伏装机容量太大无法就地消纳,光伏大功率返送导致节点电压越上限。针对此问题,提出了一种基于矩差分析的分布式储能优化配置方法。提出了光伏矩和负荷矩的概念,进而提出了矩差的概念,对矩差和节点电压之间的关系进行了公式推导和理论分析,得出了配电网节点电压与矩差之间的关联关系,并详细阐述了光伏矩和负荷矩的计算方法。在此基础上,提出了一种基于矩差分析的配电网储能优化配置方法,以发生光伏返送时保证配电网所有节点不发生电压越上限为目标。IEEE 33节点配电网系统算例表明,与传统的智能优化算法相比,所提方法直接确定储能安装位置,计算效率高,计算结果准确,工程实用性强。

基于多目标粒子群算法的配电网储能优化配置研究

储能技术具有对功率和能量的时间迁移能力,能有效改善可再生能源的输出特性和可调度性,是构建新型电力系统解决可再生能源大规模并网问题及促进资源利用的关键技术。研究不同应用场景下储能优化配置对其在配电网中的有效应用具有重要意义。针对综合考量技术性和经济性指标的配电网储能配置多目标优化问题,提出一种基于多目标粒子群优化(MOPSO)算法的配电网储能优化配置方法。采用MOPSO算法对多目标储能配置模型求解,并在种群更新过程中引入自适应变异策略以扩大粒子对空间的探索能力,有效改善种群多样性的同时保证后期收敛性,在储能配置问题上得到全局最优解,实现技术与经济指标多目标综合优化。通过Matlab仿真验证所提方法的可行性与优越性。该研究成果对探索配电网储能优化配置方案具有重要的理论与工程价值。

基于改进灰狼算法的配电网储能优化配置

随着能源需求的不断增长和可再生能源的普及应用,配电网储能技术成为解决能源供应与需求不平衡的有效手段。优化配置策略可以最大程度地提高储能系统的性能和效益,因而备受关注。灰狼算法是一种新兴的优化算法,其模拟了自然界灰狼社会行为中的活动方式,具有全局优化和快速收敛的特点。然而,原始灰狼算法仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优等问题。为了克服这些问题,学者们对原始灰狼算法进行了一系列的改进,例如:引入自适应参数调整和多目标权重技术,并将改进后的灰狼算法应用于配电网储能优化配置问题。

计及重要负荷的工业光伏微电网储能优化配置

工业光伏微电网配置储能时需考虑其负荷特性,在保证供电可靠性的前提下最大化提升光伏利用率。在详细分析工业重要负荷的运行特性和启动冲击特性基础上,结合工业分时电价机制,给出了适合工业微电网的储能系统充放电策略。进而以光伏利用率最大和年净利润最大为目标,构建了工业光伏微电网的储能容量优化配置的多目标优化模型,并采用NSGA-II算法对所建模型进行求解。将优化方法应用于广东某实际工业光伏微电网中,结果表明经过优化的储能系统可在离网情况下保证系统中重要负荷的稳定运行,在并网运行时促进光伏的就地消纳。

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。

基于改进遗传算法的光伏系统储能优化配置

为应对光伏发电随机性及波动性对电力系统造成的不利影响,可以从系统概率潮流角度分析光伏出力特征,进而研究储能的接入对于抑制该影响的可行方案。首先,建立概率潮流元件分布模型和储能选址定容模型,采用随机行走理论和拉丁超立方理论进行样本分析和排序;其次,以降低储能投资成本、降低支路有功越限概率和减少网络损耗作为优化目标函数并进行求解计算;最后,利用IEEE 24及IEEE 17节点系统对求解结果进行仿真测试。结果表明:随光伏容量的增加,系统受影响程度增大,随储能容量的增加,系统受影响程度减小。随着光伏渗透率的提高,储能减小网损能力得以明显改善;同时,光伏发电可以提升储能利用谷时电价充电的能力,增强削峰填谷套利。

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Xmeans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。

基于场景法和寿命损耗的储能优化配置

风电出力的时间特性是制约风电消纳的重要因素之一。文中以提高风电利用率为主要目的,利用电池储能消纳系统弃风,并分析储能在运行过程中的带来的诸多效益、如风电并网效益,环保效益等。依据风速时序特性生成大量场景并结合基于KD距离的场景削减技术,综合考虑各效益项及储能成本、获得具有普适性的综合收益,并以此为目标构建模型,优化储能的容量配置。文中提出互斥技术优化储能的运行策略,通过引入0~1辅助变量,计及运行过程中储能的充放电功率和越限功率的相互关联特性,将表征储能运行策略的分段函数线性化,从而显著地缩小系统的计算时间。并通过算例验证所提方法的有效性。

基于双层优化模型的多能互补微网储能优化配置

在多能互补微网系统中,为优化储能装置在不同运行状态下的容量配置,建立了同时考虑离网及并网运行状态的储能配置双层优化模型,采用考虑极值变异的混合型粒子群算法求解,获得了储能装置并、离网状态的协调优化配置方案。算例验证结果表明,求解得到的储能优化配置结果比传统单层优化模型更优,具有较快的收敛速度和较好的计算精度。研究结果为微网储能优化配置策略提供了参考。

面向10kV“煤改电”区域配电网供电质量提升的储能优化配置技术

电化学储能系统具有功率快速调节能力,是解决“煤改电”地区新增季节性负荷波动所造成供电能力不足和电能质量差等问题的有效手段之一。本文在深入分析“煤改电”地区负荷特征的基础上,以改善节点电压偏移为目标,并考虑储能系统成本最少等因素,构建了所需储能系统的容量配置模型。同时,引入模糊综合评价方法进一步优化目标函数的权重系数,并采用一种基于遗传交叉因子的改进粒子群优化算法完成提升“煤改电”区域配网供电质量的储能系统容量配置。最后,构建IEEE 33节点典型模型,开展了仿真验证研究,结果表明依据本文所提方法配置的储能系统能够有效改善“煤改电”区域配网的电压偏移问题。

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。

提高需求响应可靠性的储能优化配置研究

提出了基于用户需求曲线的需求响应不确定性模型,通过区间弹性系数反映用户响应行为的不确定性,并得到不确定需求曲线。为提高需求响应的可靠性,基于用户响应偏差的区间数构建了负荷聚合商的储能优化配置模型,利用蒙特卡洛模拟求解该模型得到储能配置方案,并就储能对需求响应可靠性的改善效果进行评估。PJM历史数据仿真表明,所提模型和算法能有效改善用户的需求响应偏差,优化负荷曲线,提高需求响应的可靠性。

新能源侧储能优化配置技术研究进展

储能作为提升新能源消纳量的一种重要手段,在“碳达峰、碳中和”要求大力发展风光等新能源背景下,“新能源+储能”模式将成为国家“十四五”期间新能源发展主流趋势。已有的储能相关综述文章主要归纳总结了各种储能本体技术的发展和储能在电力系统中的应用场景,对储能优化配置技术研究综述尚少,特别是新能源侧储能,因此了解储能在新能源侧的优化配置技术十分必要。本文首先介绍和分析了新能源侧配置储能的发展现状,包括“十四五”期间各省份颁布的政策、国内典型示范工程和应用场景;其次探讨了储能优化配置技术中2个关键问题,储能系统选型和储能系统规划模型。在选型方面,对比和分析了各种电池类型的优缺点和适用场景,在构建储能系统规划模型方面,综合考虑风光出力不确定性、经济性、环保性和技术性等不同因素对规划模型的影响,列出了具体的数学表达式和相应的规划方法;最后,针对新能源侧配置储能的政策制定、储能本体技术的发展、系统选型、优化模型的建立和优化配置仿真软件平台的开发等关键性内容提出建设性意见,为未来新能源侧配置储能实际工程项目的建设提供借鉴和参考。