基于PPO算法的光储式充电站储能运行策略

电动汽车的随机充电与光伏出力的波动特性给光储式充电站的经济高效运行提出了新的要求。为此,提出了一种基于深度强化学习近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)算法的光储式充电站储能运行策略。首先,对光储式充电站系统结构进行了分析,并建立了以综合运行成本最小为目标的储能运行模型。其次,将该模型转化为马尔科夫决策过程,并采用深度强化学习PPO算法进行训练求解。最后,在一个光储式充电站中进行算例仿真,验证所提策略的有效性。

基于储能运行策略的孤岛型微网可靠性分析

作为孤岛型微网的重要组成部分,储能系统的运行策略直接影响着微网的供电可靠性。首先建立了孤岛型微网的发电电源和储能的评估模型;其次,建立了负荷切除原则和储能运行策略;最后,采用改进的时序蒙特卡罗法,对孤岛型微网进行可靠性评估,并在改进RBTS BUS6系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效地计算分析孤岛型微网的供电可靠性。

风电场黑启动储能容量优化配置:一种考虑储能运行策略的方法

风电在区域电网的占比越来越大。为了解决风电场在黑启动过程中的风电出力波动问题,提出了一种考虑储能运行策略的储能配置方法。首先,基于风电功率预测算法得出预测功率,并利用非参数核密度估计定义黑启动最小风功率概率密度以及黑启动可执行概率倾度,进而确定了黑启动时段。其次,根据储能在黑启动过程中补偿功率缺额和平抑波动作用制定储能运行策略。考虑储能运行策略对容量配置的影响,将储能额定功率和额定容量作为模型自变量,建立以补偿功率缺额最大化为目标函数的储能优化配置模型,并采用改进粒子群算法对模型进行求解。最后,以内蒙古某45 MW风电场数据对储能运行策略和优化配置模型的可行性进行了验证。

微电网中储能运行模式自发切换的对策研究

十三五期间,新能源建设由集中式光伏电站向分布式光伏全面推进,构建含储能的微电网成为消纳分布式光伏的有效运行方式。依托浙江某分布式能源示范工程,通过储能系统主、从PCS分散控制及顺控同期并网策略实现光储微电网的并/离网平滑切换。但在切换试验时发现,由于各分系统之间的通讯延时与内部计算延时,微电网并网后储能主PCS充放电运行模式自发切换,电流骤增并触发限功率运行。通过建立储能等效模型与理论分析,提出避免限功率运行及减小大电流充电时间的对策,并对工程进行回路改造与软件升级后再次并网。试验结果验证所提对策可有效提高此分布式能源示范工程运行安全性与经济性,亦对今后实际微电网工程具有借鉴意义与指导作用。

电化学储能和抽水蓄能电站参与多市场联合运行价值分析

为评估电化学储能和抽水蓄能参与电力市场的运行价值,明确储能的成本效益机制,促进储能商业模式的发展和应用,构建了一种电能量、调频和备用联合市场出清优化模型,将电化学储能和抽水蓄能分别作为市场运营者的调度管理工具应用于联合市场,依据储能参与联合市场前后带来的市场总成本变化以及储能日运行成本,量化对比储能对联合市场所带来运行价值,并通过算例分析两类储能对市场出清价格的影响以及影响储能运行价值的主要因素,以期为储能的规划、建设和运行提供借鉴。

基于多目标合作博弈的储能平滑风功率运行控制策略

为了平滑风电功率波动,针对现有的控制策略未考虑储能运行过程中多个目标之间的竞争冒险关系,基于合作博弈论提出了用于平滑风功率的多目标储能运行控制策略。模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)中预测区间M的大小与储能运行策略有着密切联系。该研究以MPC中预测区间M为决策变量,探究其变化对风电平抑效果和储能控制策略的影响,并以此制定储能运行策略。首先建立了风-储联合发电系统模型,分析了储能运行过程中因M的改变导致目标函数间产生的合作博弈关系,其次改进了多目标哈里斯鹰算法(improved multi objective Harris hoptimizer,I-MOHHO)获取了沿所有目标均匀分布的Pareto最优前沿。最后在Pareto最优解集中选择一个M作为Pareto最优解嵌入到MPC中进一步滚动优化储能运行控制策略。结合储能运行成本的变化与传统控制策略对比分析,结果表明:1)M的改变对储能运行策略影响显著;2)考虑了合作博弈后的储能运行各项指标均得到了优化;3)基于多目标合作博弈的储能日运行成本降低了55.91%。

考虑风电不确定性的混合储能容量优化配置及运行策略研究

在考虑风电功率不确定性的基础上,提出一种基于频谱分析确定混合储能系统(HESS)容量的方法,该方法充分利用了超级电容器和蓄电池的优势互补特性,基于此提出储能最优运行策略。利用离散傅里叶变换分解风电不平衡功率得到其频域信息,并利用HESS对不平衡功率进行平抑;提出一种最优截止频率确定方法,并确定HESS中蓄电池和超级电容器的容量大小;基于所确定容量建立以利润最大为目标的机会约束规划储能运行策略模型,并采用整合蒙特卡罗的遗传算法进行求解,从而确定储能的最优运行策略。通过实际数据分析验证了所提模型和方法的有效性。

多目标多工况双储能协同运行策略

针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略。根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略。根据所提的不同策略设计2种运行方式。在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解。以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性。

计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估

在含电池储能设备风电场功率时序模型的基础上,建立了含功率型和能量型电池储能设备的风电场可靠性时序评估模型。使用RBTS发电系统作为算例,分析了2类电池设备在不同储能策略下对风电系统可靠性改善的程度,并进一步分析了储能设备自身的运行参数对风电系统可靠性影响。算例结果表明:在具有同样设备容量的情况下,3种储能策略对可靠性的改善不尽相同;在同一储能策略下,能量型电池储能设备对系统的可靠性改善更佳;同时,设备运行参数变化对系统可靠性指标也有一定的影响。

提升区域电网电压稳定性的分布式储能协调运行策略

分布式储能在一定程度上抑制间歇式电源的波动,对区域电网电压暂降补偿发挥重大作用。为提升电网电压稳定性,本文首先通过分析分布式储能的运行模式,对分布式储能接入后对电网电压影响进行建模;其次通过研究分布式储能对电网电压稳定性影响机理,建立分布式储能装置协调运行模型。进而以系统电压波动最小为优化目标,以系统潮流以及分布式储能的充放电性能为约束条件,通过粒子群优化算法,得到各分布式储能系统的充放电状态,维持各节点的电压稳定性。最后以某区域电网为例进行仿真,验证了所提出的分布式储能协调运行方法能够有效提升区域电网电压稳定运行水平。

基于最优滚动控制域的储能控制策略

针对风电场预测功率与实际功率不匹配以及风力发电不确定性问题,提出一种以补偿风电预测误差和平抑风电波动为目标的储能控制策略。该策略以先进控制理论为基础,结合储能补偿预测区间和储能平抑风电波动区间,提取考虑储能运行成本的储能最优滚动控制域。首先,针对储能补偿预测误差目标,制定储能控制策略,提取允许误差内的储能补偿区间;其次,考虑风电功率波动要求及荷电状态(SOC)约束,采用模型预测控制求解出储能滚动控制序列,确定储能平抑区间。最后,考虑储能运行成本,将补偿区间和平抑区间相结合,制定储能最优滚动控制区间,以此为基础确定储能容量。以中国新疆某风电场为例,对该文提出的储能控制策略与传统控制策略进行对比验证,验证所提策略的可行性和有效性。

计及多种储能协调运行的数据中心实时能量管理

随着互联网+、云计算的发展,数据中心能耗迅速增加,高能耗和高电费问题日益突出,对数据中心进行能量管理和优化是运营商提升市场竞争力的重要手段。但由于数据负荷、电网电价和新能源出力的不确定性,如何在实时运行时保证数据中心的运行经济性是亟待解决的问题。针对以上问题,考虑数据负荷调度、服务器休眠、多种储能协调运行、与电网交互等因素,建立了数据中心的实时能量管理模型。由于模型中多类型储能和批处理负荷各自的时段间耦合约束都会影响系统全局最优决策,需要分别对其进行解耦,故提出一种基于多维分段线性函数近似值函数的近似动态规划(PLF-ADP)算法的数据中心实时能量管理策略。仿真算例表明,所提多维PLF-ADP算法能够在随机环境下考虑数据中心中多类型储能和批处理负荷的协调运行,得到近似全局最优的实时能量管理策略,保证数据中心运行的经济性。

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。

基于混合储能双层规划模型的风电波动平抑策略

风电特有的间歇性和波动性,影响电网稳定运行。为减小风电波动对电网的影响,该文以平抑风电功率波动为目标,构建基于多步模型算法控制(model algorithm control,MAC)的混合储能平抑–定容双层规划模型。上层模型以储能最小出力和储能充放平衡为目标函数,采用MAC算法求解出混合储能总作用域;然后,提出考虑混合储能经济性的自适应滑动窗口调节方法,通过滑动平均滤波(moving average filter,MAF)将总作用域分解为蓄电池作用域和超级电容器作用域,使超级电容器作用于控制序列变化率较大的部分,蓄电池作用于控制序列的平滑部分。基于MAC-MAF作用域制定了储能运行策略。根据上层求解结果和储能运行策略建立了下层超级电容器和蓄电池容量最优配比模型,该模型以混合储能系统日均运行成本最低和最大化平抑风电波动为目标函数,采用多目标哈里斯鹰算法求解上述模型。以新疆某50MW风电场验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性。

考虑负荷优化的光储充电站储能经济性配置研究

为缓解电动汽车充电对电网的冲击,提升充电站的经济性,对光储一体化充电站储能配置展开研究.首先分析了充电站电动汽车的负荷特性,结合峰谷电价,制定了储能运行策略.然后通过建立储能配置双层规划模型,保证了充电站负荷最大程度优化的同时实现价格套利.最后通过算例分析,得到商业区充电站储能经济性配置方案.将该配置方案与以峰谷差作为优化指标的传统储能配置方案对比,结果表明该方案有效增加了总削峰量,并将充电站年购电成本进一步降低.

应对停电的储能备用系数及家庭能量管理系统优化控制模型

家庭能量管理系统可利用分时电价调控家庭用电设备和储能运行,有效降低家庭用电成本。针对用户不仅有经济性更有可靠性需求这一特点,提出了应对停电期用电的设备控制和储能协调的优化运行模型。考虑停电则需预留储能,提出了储能备用系数,该系数由家庭的基础用电设备功率和停电时长设定,用以改变最低荷电状态。将含储能备用系数的储能荷电状态上下限等作为约束,以家庭用电成本最小为目标,求取各时段可控用电设备和储能充放电状态。算例结果表明,所提模型既可保证在正常供电时降低家庭用电成本,又可在停电时保证用户基本生活用电需求,从而使用户用电兼具可靠性和一定的经济性。

风光储能系统的优化配置与运行管理研究

随着可再生能源的广泛应用,风光储能系统在能源调配中展现出独特优势。本研究聚焦于优化风能、太阳能的发电及储能系统的配置与管理。通过建立数学模型,我们致力于实时分析风力变化和太阳辐射强度,以充分发挥风光储能系统的能源潜力。研究关注于如何合理配置风机、太阳能电池模块和储能装置,以实现经济效益最大化。通过深入探索混合整数规划策略,我们寻求在保障系统稳定运行的同时,应对电力市场价格波动,制定自适应的储能运行管理方案。本研究旨在确保风光储能系统全天候高效运行,为可再生能源的持续发展贡献力量。这项研究结果可为风光储能系统的优化配置和高效运营提供理论指导和实际操作参考。

含储能的新能源电力系统随机生产模拟

本文针对光能资源受到天气以及地域约束,光能资源具有很大的波动性且稳定性较差的问题建立含光伏、储能的发电系统可靠性数学模型。并针对光储联合发电系统分别定义缺电期望值、电量不足期望值、光储冗余容量比PRC和光储出力偏离度OOD四个指标来评估光储联合发电系统的可靠性。

槽式太阳能集热与燃煤发电机组联合运行系统构建

提出依托已建燃煤发电厂建设槽式太阳能热发电系统的构想,通过将槽式太阳能集热系统与燃煤机组热力系统进行集成,实现槽式太阳能热与燃煤发电机组联合运行模式。表明联合运行系统具有可提高闲置设施的利用率、降低新建工程投资等优势,并给出了联合运行系统站区总平面布置的注意事项。

考虑多时间尺度应用场景的用户侧储能优化配置研究

随着未来电力市场的开放以及售电公司的成立,售电公司可以通过给电网末端的电力用户直接配置储能系统,平滑用户用电曲线。也可以参与调频市场辅助服务以提高经济性。本文以多省份电力辅助服务(调频)市场交易规则为基础,提出一种同时考虑小时级的调节用户用电曲线场景和5分钟级的参与调频市场辅助服务场景的储能系统优化配置模型。以用户年实际支出费用为目标函数,综合考虑各种收益、建造成本和运行寿命等因素,利用Gurobi优化求解器进行求解。算例比较了不同运行寿命、建造成本、调频收益系数对配置结果和年收益的影响,为用户侧储能系统的优化配置提供建议,具有一定的工程价值。