基于MPC的光-储协同调频优化策略

[目的]为了降低光伏发电给电网带来的频率扰动,并进一步提升调频效果,提出了一种基于MPC(Model Predictive Control)的光-储协同调频优化策略,分析了该策略的基本原理、控制流程、约束条件、目标函数并优化了权重系数。[方法]构建了一个基于MPC的光-储并网系统模型,并根据该模型推导出了非线性状态空间方程。为了验证该策略的调频效果,设置了4种不同的仿真环境:无储能、带电池储能、带混合储能以及文章提出的策略。[结果]仿真结果表明:与其他场景相比,所提出的策略在调频效果上是最优的,无储能的条件下调频效果是最差的,此外,采用混合储能的调频方法优于使用电池储能的方法。[结论]在MATLLAB/Simulink平台上验证了所提策略的有效性。在光伏发电系统中,对储能和光伏最大功率点跟踪进行优化控制,能使电网频率更加稳定,从而提高整个系统的稳定性。该研究成果可为光伏发电并网提供参考依据。

风-光-储和需求响应协同的虚拟电厂日前经济调度优化

目前可再生能源直接并入电网仍然面临稳定性和经济性问题,经过虚拟电厂整合可以缓解对电网的影响。以系统整合后最终运行成本达到最小作为目标,进行新能源出力和负荷在未来24 h的预测,计及电网侧在不同时间内的电价变化情况,采用反向学习的混沌映射自适应粒子群算法对风-光-储能和需求响应不同组合搭配的5种调度方案进行探讨,与原始粒子群算法相比,所提算法可以跳出局部最优解而找到全局最优解。计算结果表明,风-光-储和需求响应都参与供电相比风-光-储供电可以将运行成本降低4.47%,用户舒适度提高3.51%。

“双碳”视域下考虑工业园区光-储发电系统不确定性的光-储鲁棒规划模型构建

为进一步提升能源利用效率,确保工业园区供电的稳定性,许多工业园区引入了光伏发电系统,但由于光伏发电的稳定性较低,需建立光-储能发电系统进行控制。为此,探索在光-储能发电系统的构建模式,根据不确定性鲁棒优化建立工业园区光-储发电系统的规划模型;利用某工业园区模拟优化,分析容量、购电成本配置方式。发现工业园区大规模增加光伏发电容量会导致成本过高,需将规模控制在合理范围,且光伏的不确定性会导致系统的投资、运行成本增加,需加强对光伏发电状况的预测,实现系统的最佳配置。

基于调频服务的新型光-储电站容量规划及运行策略

为充分利用新型光-储电站参与电网调频的优势并考虑运行经济性问题,针对光伏组件、飞轮储能、磷酸铁锂储能的特点,建立各自全生命周期模型,并提出一种降低储能电池衰减、提高调频性能的协调运行策略。然后,依据一、二次调频机制,以调频收益最大为优化目标,建立光-储电站参与电网调频容量规划模型。最后,在Matlab软件中搭建光-储系统仿真模型。仿真结果表明:混合储能联合光伏备用容量在保障秒级一次调频、分钟级二次调频需求的基础上,可以实现资源合理规划,提高调频经济性和可靠性;此外,飞轮储能成本降低可以提高自身容量配置及电站调频收益,缩短投资回报年限。

基于自适应步长ADMM的柔性配电网光-储协同分布鲁棒优化配置

针对柔性配电网的显著分区特征以及光伏出力的不确定特性,提出了一种区域间分布式优化及区域内两阶段优化方法,建立了基于自适应步长交替方向乘子法的光-储协同分布鲁棒优化配置模型。基于耦合支路法将柔性互联装置解耦,通过一致性约束协调各区域间的边界条件,利用自适应步长交替方向乘子法进行全局迭代分布式优化。以最小化柔性配电网的投资运行总成本为优化目标,建立基于数据驱动的各子区域两阶段分布鲁棒优化模型,并提出一种交直流混合凸松弛方法处理非线性非凸模型以便快速求解。基于改进相对熵构建光伏典型出力场景的不确定概率分布模糊集,通过列与约束生成算法求解两阶段分布鲁棒优化模型。以改进的某实际293节点柔性配电网为算例验证所建模型的有效性。

基于权重调节模型预测控制的风-光-储-氢耦合系统在线功率调控

该文针对风-光-储-氢系统中风光的波动性、储氢的动态响应特性,实时在线优化匹配储-氢功率与风-光功率问题,提出基于权重调节模型预测控制(MPC)的风-光-储-氢耦合系统在线功率调控方法。文中构建了风-光-储-氢耦合能源系统拓扑结构,建立了耦合系统状态空间模型,以耦合系统功率平衡为目标,以制氢功率、燃料电池功率和电池功率为控制变量,根据氢储能和电池储能的特性及各约束条件将目标函数转换为二次规划问题进行求解,并在自定义s-函数建立的MPC控制器中依据复合储能系统的状态信息对权重因子进行调节,实现了控制器的参数自适应,最后完成了功率控制层与能量管理层的闭环仿真。通过仿真分析,对比三种调控方法,验证了该文所提基于变权重MPC功率调控方法的有效性和优越性。

一种基于改进GWO算法的风-光-储联合系统优化调度方法

当前,风电、光伏等可再生能源逐渐取代火电,同时也为电网带来了较强的不确定性。为了解决该问题,需要对电网进行调度补偿。风能、光能等可再生能源在并入电力系统时易产生较大波动。通过建立风-光-储联合系统数学模型,并应用改进GWO算法求解模型,可以减少风-光发电并网时对系统的冲击。文章提出了基于改进GWO算法的风-光-储联合系统优化调度方法,并验证了方法的可行性。

基于风-光-储的高比例新能源并网系统的稳定性研究

针对高比例新能源并网系统稳定性较差的问题,该文结合某工业园区的电力系统实际情况,研究基于虚拟惯量控制的高比例新能源并网系统的稳定性。在分析风-光-储的高比例新能源系统模型的基础上,提出虚拟惯量控制策略,并给出了风电机组和光-储系统的虚拟惯量控制参数。三相短路故障试验数据表明,风电机组、光储系统同时施加虚拟惯量控制,功角最大振荡幅度由23.3°减至8.4°,频率最大振荡幅度由0.72Hz减至0.42Hz,与其他3种情况相比,在系统发生故障情况下,该文提出的虚拟惯量控制策略的振荡幅度最小,恢复稳态的时间最短,验证了控制方案的有效性。

基于改进PSO算法的风-光-储一体化微能源网优化运行研究

微能源网可实现多种能源的转换,有效解决能源供需匹配和可再生资源利用问题,满足用户对电能、热能和冷能的需求,是能源互联中的重要发展单元,实现能源体系向清洁低碳转型,具有推广价值。在分析各类设备的运行特性的基础上,建立微能源网的系统模型,提出以经济性、环保性和能源利用率为目标的联合优化策略,使微能源网系统综合效益最大化。求解算法方面,提出基于轮盘赌算法的改进PSO算法,实现粒子搜索机制的多元化,提高计算准确度的同时,确保PSO算法实现全局最优。选取某工业园作为仿真分析对象,算例数据表明,包含风-光-储设备、冷/热/电联供和电/气转换设备的微能源网系统能实现能源均衡配置。多目标联合优化后,综合协调经济性、环保性和能源利用率三个目标达成系统运行最优,使系统综合效益最大化。

分布式光-储发电系统的双向DC-DC非线性控制

近年来,分布式光-储发电系统正在迅速发展,储能跟踪源-网侧功率指令的能力成为研究热点。首先建立储能系统中非隔离型双向DC-DC变换器在电流连续模式下的仿射非线性模型,并引入电压跟踪参数,得到大信号建模下的非线性状态空间描述;然后,依据状态反馈线性化条件,建立虚拟输出,利用非线性变换映射非线性空间至线性空间,并分析线性空间内二阶经典控制系统的参数对系统性能影响,计算状态反馈系数,完成控制器设计;最后,经数字仿真及实验,证明了所提控制方法可准确、快速地实现功率指令跟踪功能,在电压扰动、负载突变及系统参数不准确等情况下具有强鲁棒性,是正确、有效的。

微电网中光-储系统不同组网方式经济性分析

微电网因其发电形式多样、运行方式灵活、能够有效发挥分布式电源效能而受到广泛关注。针对微电网中光储系统的两种不同组网方式,分别分析了光储联合系统和光储一体系统在不同工况下的潮流分布,并提出相应的运行经济性计算模型。应用全寿命周期成本分析方法,比较两种光储系统组网方式的经济性。以某微电网实验室6节点系统和IEEE-33节点测试系统为算例,验证了不同系统条件下两种光储系统组网方式的经济性差异,可以为最优组网方式的选择提供依据。

基于智能算法的光-储发电资源动态调度方法

为优化发电资源调度后剩余资源率较高、输出功率不稳定的问题,提出基于智能算法的光-储发电资源动态调度方法。通过构建的光-储发电系统拓扑结构分配电站功率,分配过程中寻找最佳均衡点,保证光-储发电资源动态调度处于功率均衡状态。考虑均衡状态约束条件,计算功率均衡状态下资源调度最优个体适应度目标函数,明确资源选取约束范围。优化模仿者动态学习智能算法,构建发电资源动态调度模型。仿真结果证明,与传统方法相比提出方法SLA违背率低于25%、剩余资源率低于13%、资源调度后输出功率稳定。

基于羊曲水电站的风-光-储互补系统容量优化配置

考虑到水电站的汛期多发和旱季少发的季节波动特性,在现有羊曲水电站的基础上加入风力发电和光伏发电,并配置蓄电池储能部件,构建风-光-水-储多能互补发电系统。基于典型的能量输出和负荷功耗,通过分析风-光-水三种能源之间的互补特性,考虑瞬时功率约束、储能系统的充放电效率和SOC约束,以投资成本和储能容量最小为目标建立基于羊曲水电站(120万kW)的风-光-储容量优化配置模型,并采用自适应遗传-禁忌搜索算法求解该模型。对计算结果进行蓄电池因为平滑功率输出反复充放电的次数的评价。结果表明,该容量配置方案既可以满足蓄电池充放电次数的限制,也可以满足负荷需求,且降低了系统的投资成本。

风-光-储系统在不同运营模式下的最优容量配置策略及考虑网损补贴的经济性分析

在不同运营模式下,风-光-储系统的最优容量配置策略存在差异,对电力系统经济性运行造成影响。以投资主体在供电收入及全寿命周期成本下的收益为优化目标,综合考虑网络安全性和可靠性约束,采用合作博弈和非合作博弈方法对风-光-储系统的不同运营模式进行建模,计算风电、光伏、储能投资商在不同运营模式下的最优容量配置策略。通过网损补贴的方法,用经济激励的手段实现"柔性控制"。针对浙江省某城市配电系统进行仿真计算,分析了不同运营模式下风电、光伏、储能的装机容量、供电收益、网损补贴对运营模式的影响,验证了配置策略与经济性分析的正确性。

基于二维联盟多代理技术的风-光-储集群广域协调控制

分散独立控制的风-光-储系统未对负荷进行统一协调响应,其无序充放电不利于电力系统的安全经济运行。针对集群风-光-储系统,构建基于二维联盟多代理技术(MATTDA)的广域协调控制架构,提出适用于风-光-储集群的广域协调优化控制策略。以平抑风-光整体出力波动促进风-光消纳和优化电池储能寿命为控制目标,采用JADE搭建多代理仿真环境,通过算例系统验证所提控制策略可充分利用风-光-储集群出力的时空差异性,提高集群出力的整体可控性,有效平抑风-光整体出力波动,并改善其独立无序充放电对储能使用寿命的不利影响。

面向棉田灌溉的光-储联合供电系统设计

针对新疆南疆偏远地区棉田灌溉用电需求受限问题,考虑充分利用当地良好的光照资源,设计了一种面向棉田灌溉的光-储联合供电系统。该系统主要由光伏发电单元、双向DC-DC变换器、变流环节及储能模块等构成,在设定系统参数的同时进行了系统控制策略设计,并利用Simulink仿真平台搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,该系统不仅能够快速响应光伏功率跟踪、维持储能蓄电池充放电状态平稳,而且可以实现交流输出电压,符合棉田灌溉负荷的用电要求。

考虑用户价格需求响应的光-储充电站容量配置与定价方法研究

考虑基于价格的用户行为选择,提出一种计及用户价格型需求响应的光-储充电站容量配置与定价方法,分别以充电站运营商和电动汽车用户为上、下2层问题的主体,建立双层优化规划模型。利用线性化方法和KKT条件将问题转化为单层混合整数线性规划。最后,为了验证所提模型的有效性,通过算例分析得出规划运行方案,对比不同方案,结果表明通过制定合理的价格控制需求响应的手段可有效提高充电站的经济效益。

输电线路智能监控光-储独立供电技术研究

随着电网技术的发展,电力系统的运行和监控已日趋智能化。智能巡检系统监控设备由于其复杂的工作环境,在设备供电和运行方面存在诸多问题。针对这些问题,运用独立光储供电解决输电线路智能巡检供电问题成为新的发展方向。本文简述了光伏产业发展现状、政策导向及光伏发电技术核心问题,强调了本课题研究的重要意义和广阔的应用前景。针对输电线路智能巡检系统,设计了一种光-储独立供电电路,运用最大功率点追踪技术和双向变换技术,优化供电策略,维持设备稳定运行。结合软件仿真评估设计可行性并制作简易样机进行硬件测试。本课题对电网的智能化发展具有重要意义,具有很高的工程研究价值。

风-光-储混合直流微网系统的设计

随着我国对能源需求的日益增加,发展新能源变得十分紧迫,新能源发电是新能源最主要的利用形式。然而,光伏、风力等新能源受自然因素影响大,供电十分不稳定。为实现可靠的新能源发电,本文构建了风-光-储混合直流微网系统,采用双母线结构,光伏阵列、风力发电机分别通过Buck变换器和三相桥式PWM(Pulse Width Modulation)整流电路与直流母线相连,蓄电池直接并接在直流母线上。经实验验证,本系统在离网、并网和离/并网切换的条件下都可以实现稳定、连续、可控的新能源供电。

光储接入牵引供电系统应急供电方案下低频稳定性研究

“双碳”目标背景下,新能源较大规模接入牵引网可能成为铁路运输新趋势。为对意外失电的列车紧急牵引并打破铁路领域传统用能壁垒,实现铁路能源自给型低碳供电并与电网互为备用,各系统能量互联互通,首次提出一种应急供电方案灵活利用牵引网侧接入的光储装置牵引列车并对“光-储-车网”耦合系统的低频稳定性展开研究。首先,制定RPC双模式单相全桥逆变器的控制方法结合光储运行状态协调控制策略划分工作模态;然后,利用小信号及状态空间平均法建立光储、客车(CRH3型动车)以及投影到dq坐标系下铁路功率调节器直流侧阻抗模型;最后,利用所得“光-储-车网”3个子系统的导纳模型,引入一种适应多工况的无源判据,揭示控制器参数及多源对牵引供电系统电气稳定性的影响规律。研究结果表明:所提方案通过新能源及储能装置在昼夜多工况下均能长时持续稳定牵引列车,当新能源或电网供电出现意外二者可互补切换,故障条件下机车仍可受电稳定行走。此外,光储电压环比例增益对该系统阻抗匹配性稳定性有较强的电气敏感性,所建模型结合无源判据指导调参接入不同供电源补偿系统阻抗可治理部分失稳现象,该方案下储能系统具有良好的补偿特性。在Starsim半实物实验平台验证了“光-储-车网”耦合系统应急供电方案的可行性及稳定性研究的正确性。