多能互补发电系统电/热/氢储能容量协调优化配置

针对无常规电源支撑的风-光-热-储-氢多能互补发电行经济性和利用率具有重要意义。该文提出一种基于全年8760 h系统,协调优化配置电/热/氢各类储能容量,对提高系统运时序生产模拟的多能互补发电系统电/热/氢储能容量协调优化配置方法,建立以系统等年值收益最大为目标,考虑系统电/热/氢能量流平衡作用、新能源利用率、外送通道容量、各类电源和储能系统运行约束的电/热/氢储能容量优化配置模型,并提出新能源弃电状态与电/热/氢储能装置的耦合运行策略;以风/光全年8760 h理论出力序列为输入,通过求解模型得到兼顾系统经济、安全和清洁性的电/热/氢储能最优配置容量。算例基于我国西北某多能互补发电系统进行仿真测试,验证所提出的全年8760 h时序生产模拟方法的有效性,量化分析系统成本和电价、储能运行策略等因素对容量配置结果的影响。

多能互补发电系统抽水蓄能模型及运行策略

根据多能互补发电系统的特点和作用,建立了系统中抽水蓄能的数学模型,提出了系统中抽水蓄能的运行策略,即按给定负荷运行,具体在本系统中即为按系统净负荷运行.由此提出系统中抽水蓄能的控制方式.当系统净负荷大于0时,抽水蓄能机组运行在水轮机工况,分3种情况:当系统净负荷小于水轮机工况的启动功率时,抽水蓄能机组不运行;当系统净负荷大于水轮机工况的启动功率而小于水轮机工况的额定功率时,抽水蓄能机组按净负荷功率运行在水轮机工况;当系统净负荷小于水轮机的额定功率时,抽水蓄能机组按水轮机工况的额定功率运行.当系统净负荷小于0时,抽水蓄能机组运行在水泵工况,分2种情况:当系统净负荷小于水泵工况的额定功率时,抽水蓄能机组不运行;当系统净负荷大于水泵工况的额定功率时,抽水蓄能机组按水泵工况的额定功率运行.

多能互补发电系统中抽水蓄能的优化配置

为了解决多能互补发电系统中根据经验进行容量配置而导致成本高、可靠性低的问题,对风力发电机和光伏阵列的容量利用粒子群优化方法进行配置,抽水蓄能的容量利用整体-局部法进行优化配置.通过年负荷、年风能资源和年太阳能资源等初步配置其容量;再根据月负荷、月风能资源和月太阳能资源等进行校核、调整;最后,根据典型日负荷及相应的风能资源和太阳能资源等对其容量做进一步完善.以一套海岛孤网风-光-抽蓄-海水淡化系统为例,利用整体-局部法对系统中的抽水蓄能进行了优化配置.结果表明:利用年数据进行初步配置后,配置抽水蓄能机组容量为120 kW;在月校核过程中,根据月负荷失电率的要求,需将容量调整至420 kW;由于日负荷及风能资源和太阳能资源的波动性,存在一定的失电率,则需在日校核过程中配置一定量的蓄电池.

风-光-水多能互补发电系统?分析模型

将[火用]的概念引入风、光、水等多种异质能源资源的同质化表征,采用[火用]分析方法建立有效的风力发电、光伏发电和水力发电系统的[火用]分析模型。基于[火用]分析模型,计算各发电系统的输入[火用]值和输出[火用]值,同时,建立风-光-水多能互补发电系统(MEGPS)总[火用]效率、可持续性指数和单位[火用]损失比等能效分析指标,对风光-水MEGPS进行能效分析。通过算例分析,验证了所提[火用]分析模型的正确性和能效指标的适用性。所提出的方法为提高MEGPS利用效率提供了科学依据。

多能互补发电系统的抽水蓄能机组启动过程

在以抽水蓄能为蓄能装置的多能互补发电系统中,抽水蓄能机组采用可逆式水泵水轮机机组.研究了机组在水轮机工况下和水泵工况下的启动过程特性对多能互补发电系统运行性能的影响,根据抽水蓄能过渡过程特性及可逆式水泵水轮机机组性能,建立了多能互补发电系统中抽水蓄能启动过程的数学模型.在水轮机工况下,其启动过程分为3个状态(0状态、空载状态、启动结束状态)、2个时段(从0状态到空载状态、从空载状态到启动结束状态);在水泵工况下,以关死功率为界限,分析了机组特性.由分析可知:抽水蓄能机组在水轮机工况下的空载开度及其所对应的流量可根据其飞逸特性曲线或水头特性曲线求取.在水泵工况下,当净负荷小于关死功率时机组不运行;当机组启动结束时,无论在何种工况下,如果净负荷值大于或等于额定功率,则机组均运行在额定工况下;如果净负荷值小于额定功率,则机组输出功率为净负荷值.

离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法

当前光伏等新能源的大规模应用在一定程度上缓解了全球能源短缺和环境污染问题,但新能源本身的间歇性和随机性问题使其无法独立完成供电,常常配置水电机组和抽水蓄能机组补偿光伏,形成水光蓄多能互补发电系统。大部分水光蓄多能互补发电系统修建在远离主电网的偏远地区,经常会出现离线运行的状况,由于无法与主电网完成电能交换,导致新能源渗透率较高的多能互补发电系统供电可靠性不如传统电网,合理配置系统备用容量是保证系统供电可靠性的关键。文章提出了在离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法,建立了基于系统发电容量和备用容量耦合关系的两阶段优化模型。由于系统的备用容量受到系统的发电容量制约,因此,首先考虑系统的发电计划,完成系统小时级的发电容量配置,然后在此基础上进行基于机会约束的系统分钟级的备用容量优化,该机会约束使得离线系统实际运行时在某概率下可靠供电,符合实际电网运行时,允许出现短时间的功率不平衡的情况。仿真结果表明,与传统的系统备用配置原则相比较,合理设置机会约束的置信度可在系统运行成本增加幅度不大的情况下,大大提高水光蓄多能互补系统的供电可靠性。

基于粒子群算法的多能互补发电系统优化配置研究

由于多能互补发电系统各机组输出具有一定的波动性,需要对其进行平抑,为此提出基于粒子群算法的多能互补发电系统优化配置方法。结合Weibull分布构建了多能互补发电系统功率分布模型,将各个机组的输出功率设为寻优粒子,将模型的阈值设为粒子的约束条件。对粒子移动步长进行设置的阶段,引入了多能互补发电系统的负荷波动参数,利用粒子群算法对这些参数进行寻优,以此实现多能互补发电系统优化配置。测试结果表明,多能互补发电系统平抑出力的最大值为217.85 MW,最小值为203.15 MW,系统优化配置耗时更短,配置效果更好。

基于深度强化学习的多能互补发电系统负荷频率控制策略

针对大规模可再生能源接入电网引发的系统调频性能下降的问题,该文提出一种基于数据驱动的风火储多能互补发电系统负荷频率控制方法。首先,通过机理分析建立多区域混合发电系统的数学模型;其次,构建含控制性能标准(CPS)、风电机组弃风(P_(icast))和动态性能指标的奖励函数,将负荷频率控制问题转换为最大化奖励函数问题,并引入深度确定性策略梯度算法进行求解,通过预学习和在线应用,获得风电机组实际出力情况下的最优自适应协调频率控制策略;最后,从中长期控制性能入手进行分析,通过加入连续阶跃扰动或实际风速扰动仿真,验证所提出方法在改进负荷频率控制性能上的有效性和可行性。仿真结果表明,系统发生扰动时,储能设备的引入及所提的深度确定性策略梯度算法不仅能够更加有效地抑制波动,而且能够在缩短完成负荷频率控制所需调节时间的同时最大限度地减少弃风,提高风电消纳的比例。

基于波浪能和风能的多能发电系统建模及仿真分析

我国众多岛屿离大陆较远，市电难以覆盖或者成本过高，因地制宜，利用海岛周围丰富的风能、波浪能和太阳能，能满足海岛供电需求。然而这些可再生能源的能量密度较低且稳定性较差，容易出现供电不稳定的现象。针对此问题，采用波浪能和风能互补发电。使得系统能够稳定供电，提高电能质量。研究基于波浪能和风能建立多能互补发电系统，搭建了系统整体模型，分析并推导了风力发电机和直驱式波浪发电机的控制策略，分析了电网侧的逆变器控制策略。搭建了整体系统的PSCAD仿真模型，进行运行仿真分析，结果表明。采用风能和波浪能互补发电，输出电能平稳，可实现功率跟随。

风险评估下的光伏高渗透率孤岛系统备用策略

大规模接入光伏等新能源由于其波动性和不确定性,会从源端严重影响孤岛多能互补发电系统的供电可靠性,并使得系统面临一定风险。因此,合理的系统备用配置是新能源高渗透率下的孤岛电力系统避免较大的风险损失的关键。提出了一种两阶段的新能源高渗透率孤岛系统备用优化策略,第一阶段主要优化孤岛系统的小时级发电计划,在第二阶段中,建立了基于条件风险价值(CVaR)的分钟级系统备用优化模型,完成分钟级系统备用容量优化,再运用离散化的方法计算得到系统备用CVaR值,最后利用Cplex高效快速求解该模型。仿真结果表明,所提出的备用优化策略能够均衡备用变化风险和供电可靠性。