计及不确定性的风光抽蓄发电系统容量优化

风光等新能源的大规模利用是实现双碳目标的重要途径,其不确定性影响电力系统稳定运行和对新能源的消纳能力。对此,本文提出了一种计及不确定性的风光抽蓄联合发电系统容量优化配置方法。首先,采用不同的随机分布函数来描述风电、光伏发电的出力特性和负荷分布情况,建立了互补发电系统数学模型;其次,构建了基于信息间隙决策理论与熵权法的双层容量优化配置模型;最后,采用多元宇宙优化算法求解容量优化配置方案。算例结果表明,投资者可以根据投资意愿,对源荷不确定性采取不同的配置策略,所得的运行结果均能很好地满足不同运行模式和多种运行场景的要求;能有效地降低综合成本、提高新能源消纳能力,并且能保持抽蓄电站的长久运行。

改进MOGOA及其在风储容量优化配置中的应用

针对传统方法在风储容量优化配置过程中求解精度低、效率低等问题,提出一种改进多目标蝗虫优化算法(improved multi-objective grasshopper optimization algorithm,IMOGOA),采用Fuch混沌映射、余弦自适应参数和莱维飞行三种策略进行改进,使算法的初始解分布更均匀、全局探索和局部开发更协调,同时增强了算法跳出局部最优的能力。对改进算法和多目标粒子群等多个算法进行性能测试对比,实验结果表明改进算法具有更好的寻优精度和稳定性。将该算法应用于风电场混合储能系统容量优化配置,对比其他算法,改进算法能够快速找出Pareto最优解集,在满足系统要求的同时,最大限度降低混合储能系统成本,可以验证算法改进策略的有效性和应用于实际优化问题的适用性。

市场环境下运行的光热电站子系统容量优化配比研究

依托于聚光型太阳能发电技术的光热电站(concentrating solar power,CSP)可充分应对新能源发电的不确定性,为“双碳”愿景下新型电力系统的转型与建设提供有力保障。然而,CSP电站如何摆脱高昂建设成本的制约,为自身赢得更多可持续发展的机会是亟需解决的关键难题。因此,该文提出了一种考虑电力市场机制的CSP电站子系统容量优化规划方法。首先,围绕借助CSP电站灵活调控特性在运行时间尺度下提升CSP电站自身经济收益这一问题,提出CSP电站以价格制定者这一角色参与电力市场的竞价策略。然后,构建以经济效益最大为目标的CSP电站聚光、储热、发电容量配比双层随机规划模型,并采用离散线性化转换方法将规划模型转化为混合整数线性模型,解决模型重构后非线性模型带来的求解难问题。最后,基于我国西北某地区实际历史数据的算例仿真验证所提优化配比方法的有效性,并分析说明与价格接受者相比电力市场中的议价权能使CSP电站获得更好的市场经济效益。

含双馈机组风电场备用电缆位置和容量优化方法

链状结构风电场中电缆故障后,故障串部分风电机组将被迫停运。在两串末端增加备用电缆,可以为故障下游风电机组提供输电通道,但对非故障串电缆容量要求较大,利用率低。文章提出一种备用电缆位置和容量优化方法。首先定义最小路矩阵,评估随机风速/电缆故障时风电场输出。根据备用电缆位置对风电场分区。提出有限容量模型解决故障串输电优先性顺序,以确定备用电缆最佳位置。然后引入双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)稳态约束,采用主从分裂算法,求解风电场潮流。以利用率和成本为目标,提出备用电缆容量的优化模型。最后给出算例分析结果,验证所提方法的有效性。

基于改进鲸鱼算法的混合储能系统容量优化配置

针对微电网中使用可再生能源的高随机性和间歇性等特征,提出了一种混合储能系统容量优化配置方法。该方法以混合储能系统成本最低、平抑可再生能源功率波动效果最优与电网联络线利用率最高为目标,通过建立混合储能容量优化配置模型并采用改进鲸鱼优化算法对所建立的模型进行求解得到最优混合储能系统容量优化配置。最终对比传统鲸鱼优化算法和传统粒子群算法来验证改进鲸鱼算法可以更合理地配置混合储能系统的容量,使可再生能源功率波动的平抑效果提高,同时也使微网联络线利用率变高,保证微电网可靠、经济地运行,进而实现资源的合理利用。

风光互补发电系统混合储能系统容量优化方法研究

风光互补发电系统受风光资源影响发电功率波动较大,配置适当的储能系统可提高新能源发电的消纳能力和电能质量。针对风光互补发电系统储能容量优化配置问题,将运行投入成本作为优化目标,提出以抽水蓄能为基础,蓄电池和超级电容参与的混合储能系统模型。该储能模型以跟踪负荷曲线作为平抑目标函数,利用集合经验模态分解和滑动平均法,对抽水蓄能机组、蓄电池和超级电容设备进行功率分配。建立了风光发电系统模型,利用带免疫的粒子群算法对储能配置容量进行寻优求解。计算结果表明,所提基于抽水蓄能的混合储能容量优化模型,对发电系统输出功率波动情况改善明显,电能消纳能力和运行经济性有所提高。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

面向功率冲击平抑的岸电系统储能型电能调控装置容量优化配置策略

针对港口岸电系统负荷侧存在的冲击性功率等电能质量问题,提出一种储能型电能调控装置容量优化配置方法。介绍港口岸电系统及储能型电能调控装置拓扑结构,并分析冲击性负荷运行特征;探讨负荷运行工况与功率因数控制目标之间的关系,根据电池荷电状态与负荷运行工况,提出储能型电能调控装置多类型运行工况自适应容量设计的补偿控制策略;建立储能型电能调控装置技术-经济模型,通过在技术模型中考虑岸电系统电能质量的要求建立容量模型,经济模型提供评估寿命成本和效益的方法。基于某港口岸电负荷实测数据,验证所提方法的有效性。

计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。

计及可中断负荷参与应急调度的备用容量优化配置方法

新能源大规模并网增加了电网频率失稳的风险。针对大功率缺失下的频率安全问题,提出1种计及可中断负荷参与应急调度的备用容量优化配置方法。相较于传统的备用容量优化方案,所提方法考虑应急调度过程中常规机组和可中断负荷的响应时间和爬坡速率,构建考虑分段频率下限值约束的应急备用容量优化模型,以提高电网的应急处理能力。算例分析表明,所提方法能够兼顾电力系统经济调度和频率稳定目标,提高电网安全经济运行水平。

机载PLC非充分循环前缀加窗OFDM容量优化

机载电源线通信(PLC)技术可以减少机载设备间布线的数量和复杂度,但电源线中多径分量衰减小,信道持续时间长,采用常规循环前缀(CP)设计方法,使用长度不小于信道最大多径时延扩展的CP,会导致容量非最优,可通过选择非充分CP,并结合加窗技术进行优化。基于此,采用对内外侧的子载波施加不同长度CP的边窗技术,以提高通信容量为优化目标,提出一种综合分析通信窗函数和内外侧子载波CP长度的参数设计方法。根据分段机载PLC通信的互连拓扑和频变阻抗,利用传输线理论,建立PLC信道衰落模型;分三阶段调整CP和窗函数参数,进行设计优化,第1阶段得到满足邻道干扰(ACI)约束下的最小加窗扩展长度,第2阶段在该窗函数条件下,调整CP长度增大系统容量,第3阶段通过边窗技术分别优化内外侧子载波,得到最终的优选参数。仿真实验分析表明:所提方法能够在减小ACI的同时避免正交频分复用(OFDM)符号的过度时域扩展,使保守的CP和窗函数选择导致的波特率损失得到改善,最终提高OFDM系统容量;同时,所提方法可以接近或达到全空间枚举的优化效果,且使计算量可接受。

计及渗透率约束的风光火储系统容量优化及规律研究

为探索不同风光渗透率对风光火储系统容量配置及系统运行的影响规律,以风光火储联合发电系统为例,构建了考虑渗透率约束与火储联合控制的3层容量优化模型。首先,将黄金搜索优化(golden search optimization,GSO)算法引入容量优化配置求解中,给出不同渗透率约束下系统最佳容量配置,求得系统运行指标数据结果;然后,对所得结果进行最小二乘法曲线拟合,得到系统的经济性、可靠性和稳定性与不同渗透率之间的变化曲线;最后,系统地分析了曲线趋势变化的主要原因,可为风光等可再生能源系统容量优化配置及运行规划提供借鉴。

面向风电场频率支撑的混合储能层次化容量优化配置

为应对风电大规模并网给新型电力系统运行的安全稳定带来新的重大挑战,通过混合储能技术参与风电场并网平滑输出功率和辅助一次调频可以有效减缓风电场输出功率波动,主动支撑电网频率安全。兼顾不同储能系统的优势,该文提出一种基于飞轮和锂电池的混合储能平抑-调频方案,并考虑混合储能系统的全生命周期成本,结合多时间尺度的需求,构建容量优化配置的层次化模型。平抑层计及售电收益和碳交易收益,调频层考虑一次调频收益。充分考虑层次化模型间的耦合特性,以年化收益最大为目标,并通过实际数据进行计算分析。结果表明,相比混合储能仅参与平抑波动,计及风电消纳和一次调频需求的层次化容量配置模型可以有效发挥各自在功率平抑和调频支撑上的优势,整体经济性更好,可有效提升风-储联合系统的全生命周期净收益。

有轨电车混合储能系统的能量管理策略与容量优化

现代有轨电车混合储能系统的关键问题在于制定高效科学的能量管理策略,其结果可以实现储能元件之间的合理功率分配,影响各个储能元件的性能。文中提出一种改进的新型能量管理策略,根据有轨电车的实际需求,采用带有能量互补的恒定功率比例能量管理策略,对混合储能系统分配负载功率。以系统总质量最小为目标进行容量优化,用Matlab进行算例仿真分析,结果表明,提出的能量管理策略优化了超级电容的工作状态,减轻了系统的质量,能使混合储能系统提供足够的牵引功率并吸收列车的制动能量,可以满足列车的功率需求。

面向风电系统的混合储能容量优化配置研究

随着全球能源危机的不断逼近,开发和利用新能源成为现今人们探索的重要方向,太阳能、风电、氢能等凭借其清洁无污染的优势成为新能源发展中的重要代表。其中,风电储能是现今电力系统的重要组成部分,可接入电网系统,为满足区域人民的供电需求提供重要帮助。但风力发电受气候影响严重,其供电出力存在随机性和不稳定性。因此,风电系统中需配置储能装置来实现储能容量优化,以确保电网供电功率的平衡性与稳定性。文章基于风电系统的发展现状,对其混合储能容量优化模型进行分析,提出考虑不同条件下的风电系统混合储能容量协同优化配置方案,为有效提升风电并网后的电网运行效率与质量提供参考。

含海洋能发电的海岛微网源荷储容量优化配置研究

为了提高风能、太阳能和海洋能等可再生能源的利用率,并保证远洋海岛淡水供给,合理地配置微网的源荷储容量是海岛微网建设的关键。结合海岛特有的源荷特点,针对海岛微网源荷储容量配置所面临的问题,文中提出了一种含海洋能发电的远洋海岛微网源荷储容量优化配置方法。分析典型海岛微网结构,并建立波浪能、潮汐能及海水淡化等海岛特有的源荷模型;根据远洋海岛源荷运行特性,将外层容量配置优化和内层运行成本优化相结合,提出海岛微网源荷储容量配置的双层优化模型;考虑供电可靠性和居民用水需求,基于构建的海岛微网协调运行控制策略,利用粒子群算法对双层优化模型进行求解。算例分析表明,文中提出的优化配置方法可以更加合理地实现海岛源荷储容量配置,为未来远洋海岛微网建设提供理论依据和技术支撑。

配电网节点光伏接纳能力分析及容量优化算法

针对目前配电网存在光伏接纳容量优化目标单一、配置不合理等问题,设计了一种基于年时序曲线的配电网节点光伏接纳容量优化模型。该模型兼顾了光伏接纳容量、网络损耗、电压分布指数以及电压稳定裕度等多维度优化目标,在保障配电网运行安全、稳定的前提下,实现光伏接纳容量最大化。对于传统粒子群算法存在动态性能较差的不足,文中提出了自适应的惯性系数和学习因子的改进策略,采用改进粒子群算法实现了光谷接纳容量多目标优化模型的求解。算例分析结果表明,所提IPSO算法仅在约40代就已完成收敛,相比于PSO算法收敛速度更快,而所设计的光伏容量优化模型能够实现配电网不同节点光伏接纳容量的合理配置,并显著改善了配电网的运行参数。

平抑海上风电波动的混合储能系统容量优化配置

海上风电具有功率波动强的特点,接入电网时难以达到并网功率变化限制要求。为了平抑海上风电的输出功率波动,提出了一种考虑海上风电波动平抑的混合储能系统(HESS)容量配置方法。首先,利用加权移动平均滤波法得到HESS的输出功率信息指令;然后,利用能量谷优化算法(EVO)对变分模态分解(VMD)的模态分解个数N和惩罚因子?进行优化,采用参数优化后的VMD算法对HESS的功率指令进行分解;最后,以HESS全寿命周期内平均日总成本最小为目标构建HESS成本优化模型,通过优化最优分频点对HESS进行功率分配,从而制定经济性最优的储能配置方案。仿真结果表明,该方法能有效提高配置HESS平抑海上风电输出功率波动的经济性,可为海上风电配置储能接入电网运行提供参考。

基于博弈论的风光氢能源系统容量优化

目前风光氢能源系统中的能源利用率较低,传统的容量优化根据电解槽固定制氢效率进行建模且仅考虑了系统中存在1个运营商的情况,没有考虑到不同运营商之间的竞争与合作、电解槽工作时制氢效率的变化情况和待机启动成本,导致容量优化结果不理想。为解决上述问题,首先将有机朗肯循环与燃料电池相结合,用于回收余热;通过分析电解槽制氢效率的影响因素构建动态制氢效率数学模型,并引入二进制变量,用于描述电解槽的待机启动成本;采用基于博弈论的容量优化方法,以全年收益最大为目标采用麻雀搜索算法求解博弈的纳什均衡。仿真结果表明:添加余热利用后能源系统的总收益增加了4%;考虑动态制氢效率和待机启动成本后的质子交换膜电解槽容量减少了26.1%;氢储发电站的收益减少了55.3%;风光氢三方组成大联盟时联盟最稳定,且收益最大、容量配置最合理。

促进水风光蓄一体市场化消纳的容量优化配置研究

水风光一体化开发是未来能源发展的重要方向之一。水风光多能互补建设面临着投资规模大、协调发展难度大、资源与电网需求分布不平衡等诸多挑战。抽水蓄能作为目前最经济、最高效、最成熟的一种储能方式,配合水风光一体化开发,在确保电力系统稳定运行的情况下,促进大规模的清洁能源消纳。通过研究水风光多能互补系统的运行特性及模型简化方法,构建综合定/变速抽水蓄能电站评价体系,厘清不同能源主体间的利益关系,进一步考虑合理的机制的制定,提高多清洁能源一体化的积极性。并对多能互补系统内部容量配置以及各部分之间联合优化调度进行研究,给出水风光蓄联合运行系统的容量优化配置方法。