光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。

计及P2G的综合能源系统CCUS容量规划

考虑到碳捕集利用与封存(CCUS)是对电转气(P2G)过程中二氧化碳(CO_(2))来源的细化,文中提出对综合能源系统(IES)进行电-氢-氧-甲烷-二氧化碳和虚拟二氧化碳等P2G过程的定性定量建模,以及对风-光-电动汽车-负荷等随机源荷进行时空聚类以深度挖掘IES氢源碳源潜力的CCUS设备容量规划模型。以阶梯正负碳交易、弃风弃光惩罚和年设备投资成本等的年综合成本最低为目标,以碳捕集、碳存储和甲烷化等CCUS设备功率容量限值为全局变量对电气平衡和能量耦合进行二次约束,经过混合整数线性化处理后利用Cplex求解。算例分析表明,源荷时空聚类可在典型日场景缩减时保留IES廉价碳源氢源特征,合理规划后的CCUS设备可兼具弃风消纳和碳减排功能,使P2G制取的天然气更具市场竞争力。

计及共享交易机制的多微网氢储能容量规划

为了促进区域配电网新能源电力的就地消纳、解决传统储能形式难以满足由新能源间断性发电带来的长时存储需求,考虑氢储能的多能联产联储特性,提出计及共享交易机制的多类型微网共享氢储能系统容量规划方法.考虑异质性微网的多种调节需求,设计由微电网群运营商配置氢储能的多微网能源交易基本框架.考虑氢储能在共享运营时与多微网间复杂的利益交互关系,计及微网内部的电热需求响应,提出基于主从博弈的共享氢储能交易定价机制,以保证共享模式的可持续发展.对共享氢储能的容量规划进行研究,降低微电网群运营商的投资成本,保证微电网群运营商的共享收益.算例分析结果表明,利用所提的容量规划方法,能够缩短微电网群运营商的氢储能投资回收年限2.36 a.

基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法

推进用户侧分布式光储一体化发展是提高新型电力系统新能源消纳能力的重要举措。然而,储能高昂的投资成本阻碍了用户侧光储系统的推广进程,亟需合理的储能容量优化配置方案为用户提供更加理性的决策依据,以提升系统经济性和环境友好性。现有容量规划方法往往基于典型场景进行储能运行模拟,未考虑全年每个典型场景之间的功率波动特征以及某些极端场景对于容量配置结果的影响,难以保证规划结果的准确性。为此,文中提出了一种基于场景线性化重塑的用户侧储能容量高效规划方法。首先,以聚类结果中的典型场景为基,通过最小二乘法近似地线性表示全年中的极端场景;其次,将场景线性化结果嵌入储能全年运行约束中,并通过重新构造决策变量来减小优化问题的规模;最后,通过实际算例分析了用户侧配置储能的经济效益,并将所提出的规划方法与已有方法进行仿真结果对比。结果表明,所提出的规划方法能够减小精确模型运行所需的决策变量规模,在提升计算效率的同时取得比已有近似方法更准确的规划结果。

基于经济成本目标的综合能源系统容量规划方法研究

综合能源系统能够协同规划多种能源,提升可再生能源的消纳能力,从而实现系统的低碳高效运行。基于此,本研究提出了一种集成光伏发电系统、蓄热水箱和内燃机的综合能源系统。考虑冷、热、电三种形式能量平衡约束,采用遗传算法以系统的年总成本最小为优化目标,并以年总碳排放量和年总一次能源消耗量为评价指标建立了综合能源系统规划优化模型。结果表明:与分产系统相比,所提出的综合能源系统的年总成本节约率、年二氧化碳减排率和年一次能源节约率分别为30.67%、33.26%和8.93%。此外,综合能源系统中光伏发电系统承担了全年用户电负荷的14.58%,有效提升了系统的经济性以及能效性。

光伏板除尘维护下的高速公路微电网容量规划

随着客流量的增加和电动汽车产业的快速发展,高速公路服务区用电量不断增长。因此,研究高速公路服务区微电网规划设计方法具有重要意义。本研究建立了一个光伏-储能微电网模型,并考虑到光伏电池板的除尘维护问题,以系统总投资和运行成本最小化以及微电网电量自洽率最大化为目标,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA II)来解决多目标优化问题。根据光伏板除尘与维护成本、光伏板功率损失与积尘清洗周期之间的关系进行优化分析,得出545 W容量的光伏板最佳清洗周期为21天。通过应用遗传算法求解光伏板除尘维护优化模型,在系统年度综合成本中,光伏板除尘成本占比在5%~10%之间。基于NSGA II算法获得均匀分布且范围广泛的Pareto最优解边界,在实现40%、60%和80%电量自洽率时给出了微网中光伏-储能容量的最佳结果。该方法不仅可以有效利用高速公路上可开发的分布式光伏资源提升能源自洽水平,还可以提高高速公路服务区微电网系统可靠性,为高速公路服务区微网建设示范工程提供理论支持和参考。

基于多场景运行模拟的风-储-车容量随机规划

为提高风电参与能量/调频市场的积极性与灵活性,提出考虑源侧共享储能和荷侧电动汽车(electric vehicle,EV)联合风电集群参与并网的多场景随机规划方法。针对风电出力不确定性,建立预测误差持续性概率模型,结合拉丁超立方分层采样技术和轮盘赌法,控制蒙特卡洛抽样生成大量具有真实风电特征的场景。然后,刻画EV电池运行域,进而评估EV集群的可调节功率和容量,在此基础上,提出一种SOC自适应并入方法以显著降低零散控制复杂度,并建立成本引导下基于利润一致性的共享储能–EV集群间功率分配机制。最后,按照所提协同运行模拟策略,求解多场景下基于运行模拟的共享储能–EV集群容量随机规划模型。算例结果表明:EV集群SOC自适应并入法能够快速有效使集群内单体SOC趋于一体化,可高效参与源荷互动;考虑误差持续性随机规划模型能够有效模拟真实风电特征,并获得具有较好鲁棒性的容量配置,验证了所提方法有效性。

基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划

高新能源渗透率的新型电力系统更容易发生发电侧与用户侧的负荷失衡,从而造成电网频率波动,这对电网安全带来了巨大的挑战。提升发电侧主动调频支撑成为解决这一问题的关键。储能技术辅助调频主力的火电机组参与发电侧一次调频不仅可以提升电网安全性,也能降低机组磨损,提升机组运行的经济性。现存一次调频储能容量配置方法比较单一。因此,本文提出了一种基于EMD分解的混合储能辅助火电机组一次调频容量规划方法。使用EMD对储能的目标功率进行处理,并将处理后的IMF分量进行重构,从而确定混合储能的功率与能量配额,以归一化成本为最优目标,完成储能系统规划,弥补了现存研究未充分考虑功率高低频响应导致的储能配置方案不合理,不能充分利用不同形式储能特性造成的储能投资成本高、储能系统收益低、调频效果不理想等缺点。并以宿迁660 MW机组为一次调频算例验证了本文方法的可行性与经济性。研究结果可以为参与一次调频的火电机组储能规划提供一定技术参考。

考虑季节互补特性的电–气综合能源系统容量规划

冬季天然气供应紧张问题已愈发严峻,同时风电在冬季的消纳问题也成为风力发电并网的瓶颈之一,亟需探索季节储能措施。分析温带季风气候地区中电力系统和天然气系统在春秋、夏、冬3种典型季节场景下的季节互补特性及其运行特征,剖析其中可以挖掘的耦合效益,提出一种考虑季节互补特性的电-气综合能源系统电源容量规划方法,以投资成本、运行成本、弃风成本的总成本最小为目标,细化天然气结算方式,使用内嵌模拟运行的方式模拟电-气耦合系统在季节和日内2个尺度上出力和负荷特征的耦合。经修改后的IEEE39节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的测试系统,验证了所提规划模型可以利用季节互补效益促进新能源消纳和提升系统运行效率,达到季节性“储能”的效果,并分析了风电渗透率和气价水平波动对规划结果的影响。

基于氢负荷需求的氢能系统容量规划

在未来能源社会中,氢能将作为能源电力系统的关键环节来实现各种能源的相互转化。为此,提出了一种基于不同氢负荷水平的新能源制-储氢系统容量规划方法,以合理推动风、光等可再生能源在电网中的应用与发展。该方法能够在满足区域氢负荷需求的同时,获得最大程度的经济收益,并确定了不同运行模式下的最佳制氢规模。此外,该方法还考虑了氢能短缺及弃风、弃光的惩罚成本和系统环境效益。结果表明,与采用风光联网不购电制氢模式相比,采用风光联网购电制氢模式更为合理和经济,避免了大容量制-储氢设备的冗余配置。

基于可逆固体氧化物电池的风光氢综合能源系统容量规划

可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,RSOC)作为新型氢储能技术,有利于促进可再生能源消纳、提高系统运行效率。为此,提出一种基于RSOC技术的风光氢综合能源系统规划设计方法。首先,建立风光氢综合能源系统规划模型,考虑RSOC辅助系统(balance of plant,BOP)功耗占比高、功率调节受限等约束。其次,以系统年弃电缺电量、投资成本最小化为目标,采用粒子群优化算法求解该规划问题。最后,针对氢气价格、RSOC成本等不确定性因素,开展系统规划灵敏度分析。仿真结果表明该方法能够获得合理的配置方案,大规模减小系统弃电缺电频率,提升系统资源配置的灵活性。

考虑岸桥移动的泊位-岸桥容量规划问题研究

泊位与岸桥是集装箱码头最为重要的两类资源,为了研究其容量规划问题,以泊位空闲成本、船舶等待成本、作业成本以及泊位与岸桥的固定投资成本之和最小为目标,建立了非线性整数规划模型。为了计算码头系统内的船舶等待成本、作业成本以及泊位空闲成本,运用Markov链与排队论,以船舶在码头内的服务过程为基础建立了M/M/C的排队模型。考虑到由于岸桥在泊位间的共享使得码头内船舶数量不同时装卸效率发生变化,设计了最大服务能力规则,确保码头能以最大服务能力为先到达的船舶提供服务。通过一个集装箱码头实例对提出的泊位岸桥容量规划模型进行了验证,结果表明该模型可以指导集装箱码头对泊位和岸桥资源的配置。

分布式光伏发电并网系统混合储能容量自适应规划方法

研究分布式光伏发电并网系统混合储能容量自适应规划方法,稳定系统、保障系统的安全平稳运行。分析分布式光伏发电并网系统拓扑结构,及其混合储能单元运行过程,依据分析结果选用小波分解法分解不同天气下该系统的初始光伏出力为高、低频波动信号与近似信号,通过混合储能单元中超级电容与蓄电池分别平抑高、低频波动信号至接近近似信号,平稳系统出力;统计各种天气下高、低频波动分量,得出二者的概率分布,依据此分布获得系统平稳出力下的混合储能单元最高功率,结合最高容量等设定约束条件,构建以系统现实出力满足度等为目标函数的混合储能容量规划模型,实现系统混合储能容量的自适应规划。结果表明,在该方法的规划下,分布式光伏发电并网系统在不同天气下的出力均可达到平稳状态,系统的现实出力满足度较高,且系统储能设备未实施更换,规划效果理想,实际应用性较高,可为分布式光伏发电并网系统的平稳运行提供保障。

计及水电站协同的风光机组容量规划方法研究

以流域丰富的水风光资源为基础,依托存量水电站调节能力建设一定规模的风电和光伏机组,对于流域可再生能源的集约高效开发具有重要意义。鉴于此,首先对水风光一体化系统的不确定性进行分析和建模;其次,以经济性最优为目标函数,考虑机组运行、消纳率和偏差率等约束条件构建了计及水电站协同的风光机组容量规划模型;最后,依托某水电站实际数据进行了仿真验证。结果表明,采用所提出的规划方法计算得到的风光机组能够与存量水电站形成良好互补,实现一体化消纳,提升流域可再生能源开发的综合效益。

龙羊峡—拉西瓦储能泵站容量规划

随着风电、光伏发电装机规模的大幅增加,其消纳成为难点,利用已建梯级水电站增建储能泵站,是提高新能源消纳水平的有效方式之一。科学确定储能泵站装机规模是流域梯级水电再开发的首要问题。为此,本文以黄河上游的龙羊峡-拉西瓦储能泵站规划为研究实例,构建了水风光储多能互补联合优化调度模型,探讨了拉西瓦水库日初水位、流域综合利用流量对该储能泵站运行功率的影响,提出了计算储能泵站规模的方法。结果表明,拉西瓦水库日初水位对储能泵站平均运行功率的影响不明显;储能泵站平均运行功率随着综合利用流量变大,呈减小趋势;结合流域多年综合利用流量的实际情况,建议龙羊峡—拉西瓦储能泵站装机容量为78万kW,机组为纯抽水蓄能机组。

基于双层优化的火电机组容量规划

随着现有火电机组的老化和社会用电负荷的持续增长,火力发电公司亟须制定合适的火电容量扩展规划来适应未来负荷用电需求。针对此问题,以火电机组投资成本和运行成本为上层优化目标,以现有和未来投建的火电机组运行成本为下层优化目标,建立了基于双层优化的火电机组容量扩展规划模型,并提出了基于原对偶理论的求解方法。以某发电厂为例,在Cplex中编程仿真,验证了所提双层模型的有效性和可行性。

基于遗传算法的增量式配电网电源容量规划方法

为保障电力系统稳定运行的需求,解决目前配电网电源容量稳定性差等问题,提出基于遗传算法的增量式配电网电源容量规划方法。首先计算电源的电力负荷,为配电工作打好基础。其次,基于遗传算法控制配电网的节点,进而控制节点的电源容量。最后,构建电源电力容量平衡模型,增强增量式配电网电源容量规划的稳定性。实验结果表明,该方法得出的阈值比传统的配电网电源容量规划方法更加接近系统的平均稳定阈值,具有较为广泛的应用前景。

基于自适应粒子群算法的光伏单相并网容量规划方法

在开展光伏单相并网容量规划阶段,由于需要兼顾的参数相对较多,导致规划后发电机的无功输出相对较高,为此,提出基于自适应粒子群算法的光伏单相并网容量规划方法。从运营经济性和电压安全稳定性的角度出发,将有功功率损耗最小化作为目标函数,并以光伏单相并网的输出能够满足用户的用电负荷需求作为前提条件,在以目标函数为基础开展并网容量规划时,引入了粒子群算法,将目标函数中的状态变量和控制变量作为粒子的位置矢量参数,当连续两次的粒子群寻优结果对应目标函数差值小于等于自适应校正参数时,则结束寻优,并将此时对应粒子的位置作为最终的规划结果。在测试结果中,设计方法对应的发电机的无功输出明显低于对照组。

多级波分复用网络的容量规划与性能优化

本文旨在研究多级波分复用网络中的容量规划和性能优化问题。首先介绍了多级波分复用网络的基本结构和特点。其次探讨了容量规划和性能优化的关键方法,包括波长资源分配、光路调度、故障恢复等方面。进一步提供了基于智能化管理与优化、软件定义网络(SDN)与波分复用技术的融合、量子通信技术应用等创新思路,并阐述了其对多级波分复用网络容量规划和性能优化的潜在影响。

基于容量优化的无线局域网规划问题研究

针对传统以覆盖为中心的WLAN规划无法满足高带宽应用和高性能UE日益增长的网络需求的问题,基于应用吞吐量要求、高速IEEE 802.11标准和UE性能对以容量为核心的WLAN规划进行了研究,并根据IEEE 802.11ac和IEEE 802.11n标准评估了测量结果和性能。首先,研究了IEEE 802.11标准中2.4 GHz和5 GHz频段的信道规划方法以及同频和邻频干扰问题;然后讨论了以容量为核心的WLAN规划中无线链路利用率与所需WAP数量的计算方法;最后,通过所搭建的测试环境,分析了由不同性能和数量的UE组成的5种场景下的理论吞吐量和实际吞吐量。试验结果表明,通过增大TCP传输窗口和建立更多TCP连接能够提高无线链路的整体吞吐量;另外,虽然扩大信道带宽可以显著提高无线链路吞吐量,但这种方法无法达到带宽增加的倍数。