跟踪光伏计划出力偏差的储能容量配置研究

不同典型天气下光伏出力预测误差具有明显差异,为保证分布式光伏集群友好接入,提出一种考虑光伏发电功率预测误差不确定性的共享储能容量配置方法。首先基于注意力机制和长短时记忆神经网络(long-term short-term memory neural network,LSTM)对分布式光伏出力进行预测,再与不同典型气象条件下的光伏出力实际值进行对比得到预测误差。然后以共享储能配置成本最优为目标,建立跟踪光伏出力计划偏差的共享储能容量配置模型,通过引入鲁棒机会规划约束来描述预测误差的不确定性,并采用凸逼近方法将原模型转化为确定性模型进行求解。仿真结果表明,所提方法在保证补偿效果的同时能最大提升储能配置的经济性。

考虑峰谷分时电价的风储联合发电系统跟踪风电计划出力控制策略

风电场配置电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)是提高风电场调度计划精确度的有效手段。为提高风储联合发电系统跟踪调度计划出力能力、增加BESS收益,文章提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和双层模糊控制的BESS跟踪风电计划出力控制策略。首先,基于MPC方法建立了以并网功率与计划出力偏差、储能系统剩余容量偏离理想值最小为目标;其次,结合BESS实时荷电状态(State of Charge,SOC)与风电功率计划值动态跟踪需求,通过引入第一层模糊控制规则,实时调整目标函数中的权重系数,以获得最佳跟踪效果。同时,为提高BESS收益,结合SOC和峰谷分时电价,采用第二层模糊控制规则,对BESS的充放电功率进行修正;最后,在风储联合发电系统实验平台上对所提控制策略进行了验证,仿真结果表明,与传统MPC方法相比,所提控制策略提高了风储系统跟踪计划出力能力,避免了BESS越限,具有良好的峰谷套利收益。

跟踪计划出力的新能源场站与汇集站储能协调运行策略

针对新能源汇集站跟踪计划出力误差大导致调度性差的问题,提出在新能源汇集站(new energy collection station,NECS)配置共享电池储能(energy storage,ES),并与新能源场站储能协调调控,提高风光集中接入区域整体跟踪计划出力能力。首先,利用各新能源场站时空互补特性求出新能源汇集站联络线出力计划跟踪误差。然后,基于场站储能状态对各自误差进行一定程度的修正。其次,基于场站修正后的汇集站出力偏差,通过汇集站储能与场站储能协调调用提升计划跟踪能力;此过程中,优先调用汇集站储能,若储能容量不足,联合调用有剩余裕度的场站储能进行二次协调。旨在提升新能源汇集站跟踪计划出力能力的同时,降低弃风弃光率。最后,依据新能源跟踪计划性能指标,通过算例应用验证了所提储能协调运行策略对新能源汇集站计划出力跟踪的有效性。

用于跟踪风电计划出力的储能控制策略综述

风电自身的波动性和不可准确预测性导致其难以有效执行调度计划,很可能出现实际并网功率与计划功率存在较大偏差的情况,使电力系统的稳定运行面临严峻挑战。储能作为一种高效灵活的能量转换手段,为提高风电的可调度性提供了新的解决途径。以风储系统跟踪计划出力原理和获取储能指令功率两部分介绍了该领域的研究现状,并对其做出评价,最后展望了未来的发展趋势。

电池储能系统在跟踪风电计划出力中的需求分析

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在风储联合应用中具有多种功能,利用电池储能系统提高风电并网调度运行能力是当前研究的热点之一。文章基于我国北方某风电场历史运行数据与预测数据,依据预测误差评价指标和风电场预报考核指标的综合评价方法对风电场预测数据进行分析研究,归纳了预测误差的概率分布特征;提出利用电池储能系统提高风电跟踪计划出力能力,统计并量化出电池储能系统用于跟踪计划出力场合的作用范围;通过仿真验证电池储能系统在风储联合系统中提高风电跟踪计划出力控制策略的有效性和可行性。

基于超短期风电预测功率的储能系统跟踪风电计划出力控制方法

为最大程度地提高风电跟踪计划出力能力,基于超短期风电预测功率建立了包含5个控制系数的储能系统充放电控制策略,并提出了利用粒子群优化算法实时优化储能系统充放电控制系数的方法,以减少日前短期风电预测误差。以典型风电场出力为例进行仿真分析,对固定系数方法及滚动优化系数方法进行了比较,并分析了影响预测精度的因素,结果验证了所提方法的可行性。

考虑降雨量影响的径流式小水电计划出力校正方法研究

径流式小水电受降雨影响,出力具有很强的不确定性,小水电计划出力往往严重偏离实际出力,影响了多小水电地区的短期负荷预测准确率。为降低小水电计划出力与实际出力的偏差,提高计划出力的准确率,提出了一种考虑降雨影响的小水电计划出力的校正方法。将出力偏差分解为水平偏差和增量偏差后,分别进行校正,以实际出力的变化趋势和波动情况校正水平偏差,然后考虑增量偏差与降雨量的关系进行建模校正。以云南滇西北某小水电出力为例进行了验证,结果表明,方法具有良好的校正效果和适用性。

计及风电消纳的风储系统跟踪计划出力控制策略

风电场配置储能系统(energy storage system,ESS)是当前提高风电场响应调度计划能力的有效手段。为提高风电场可调度性和风电消纳量的同时,延长ESS的使用寿命,提出一种计及谷时段风电消纳的风储联合发电系统跟踪风电计划出力控制策略。首先,基于风电特性与负荷需求的时序关系,确定ESS在1天内的充电和放电区间。其次,根据充放电区间段的划分,提出了分区间控制的ESS控制策略,在充电区间以修正实际风电功率与计划出力上限值之间的向上偏差为目标存储电量,在放电区间以修正实际风电功率与计划出力下限值之间的向下偏差为目标释放电量。最后,结合储能系统当前荷电状态(state of charge,SOC)和峰谷分时电价,提出了采用模糊控制器修正ESS出力的控制方法。仿真结果表明,所提控制策略在提高跟踪调度计划能力和风电消纳的同时,延长了ESS使用寿命,并且具有良好的“峰谷套利”收益。

基于机会约束规划的储能系统跟踪光伏发电计划出力控制方法

为最大程度提高光伏系统跟踪计划出力能力,基于短期光伏发电预测功率及预测误差的随机性,提出采用机会约束规划的储能系统控制方法。该方法以光储联合出力在调度计划上下限范围内为目标,考虑储能充放电功率与荷电状态(state of charge,SOC)约束条件,并采用基于蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟的改进自适应粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)进行求解,进而获得日前各时刻储能的充放电功率值。以典型光伏电站出力为例进行仿真,对比分析了固定系数和变化系数情况下光储跟踪计划出力效果与储能情况,结果验证了该控制策略的有效性与灵活性,并为日前储能充放电控制提供了参考方案。

一种基于混合储能改善跟踪光伏发电出力特性方法的研究

光伏输出受天气影响具有较大波动性,若直接接入电网则会对电网的电能质量造成严重影响。为减轻光伏电站并网功率对电网的影响,提出了一种基于氢与电池混合储能改善跟踪光伏发电出力特性的方法。首先,利用高斯函数逼近光伏预测功率,形成光伏次日出力计划,并根据次日凌晨电池SOC大小和氢储能调节灵活性对出力计划进行修正。考虑氢储能和电池储能运行状态,设计了包含有主调度和协调调度的实时调度方案。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

考虑风电功率不确定性的风电场出力计划上报策略

利用多场景生成的方法对次日风电场出力的不确定性进行描述,并对蓄电池储能和旋转备用的购买机制进行了数学建模,将二者纳入风电场日前收益期望模型中。借鉴当前电力市场的分时电价政策,以风电场日收益期望值最大为目标,提出了风电场上报出力计划的最佳策略。该上报策略通过对风电场历史出力数据的统计分析获得风功率预测误差的分布特性,考虑了风功率预测误差对次日风电场运行经济性的影响,以风电场日运行经济性最优为原则确定了风电场的日前上报功率。算例结果表明,所提上报策略不仅提高了风电场的运行经济收益,还增加了储能的利用效率。

基于风电场出力计划的储能系统容量优化

储能系统的引入为风电成为可调度电源提供了可能,但增加了投资成本。文章提出一种基于风电场出力计划的储能系统容量优化方法。首先,利用风电场功率预测误差的标准偏差对风电场出力计划进行优化;其次,以出力计划为风电场出力目标,在风电场实际出力跟踪出力计划允许的误差带宽内,以风电并网条件为约束,用遗传算法确定出储能系统在各时刻的最优出力值,进而考虑储能系统充/放电效率、荷电状态确定出储能系统容量;最后以新疆某风电场为例进行算例分析,结果表明该方法是合理、有效的。

风电出力偏差成本及其条件风险方法的电力经济调度

含风电电力系统调度中风电实际出力与其计划出力间存在一定的偏差。计划出力过高则需调用系统备用,从而产生高估后的偏差成本;计划出力过低则会出现弃风,从而产生低估后的偏差成本;将风电计划出力费用和高估低估的偏差成本计入目标函数,以火电机组出力、风电计划出力为控制变量,风电实际出力为随机变量,采用条件风险方法(Conditional Value-at-Risk,CVaR)处理带有随机变量的函数,构建了目标函数含风电出力偏差条件风险值的电力系统经济调度模型。对于条件风险方法中概率密度函数难以解析表达的问题,采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合,使计算求解简便快捷。通过IEEE 30节点系统仿真表明:该方法可有效解决含风电系统经济调度问题;与传统调度模型相比,总成本费用更低。

基于电厂日前发电调度的输变电断面预测平台的研究

针对当前电网断面评估方法人工计算工作量大、不具备实时展示等问题,本文提出了一种基于电厂日前发电调度的输变电断面预测方法。利用电网运行控制系统中的电网历史数据库,模拟次日电网负荷运行情况,根据电厂的上网路径与电网运行方式,结合日前电厂计划出力,建立含电厂的输变电断面计算模型,在电网运行控制系统中搭建含电厂的输变电断面预测平台,可以对次日含电厂的输变电断面实现智能预测。该方法优化了传统电网断面评估方法,实现了含电厂的电网断面智能预测,并简化了工作流程。

基于机会约束规划的储能日前优化调度

为了最大程度地使风光储联合发电系统的出力与计划出力相匹配,采用提前一天对储能装置进行优化控制的方法。因风光出力具有随机性,提出了基于机会约束规划的储能优化控制方法。该方法考虑了储能装置的功率出力和电量约束条件,以风光储总出力曲线与给定的计划出力曲线的相似度最大为目标函数,使用基于随机模拟的粒子群算法求解,得到两条曲线最接近时对应的储能充放电功率。算例分析结果表明,所提出的储能优化控制策略能够使风光储联合发电系统总出力最大程度地跟踪计划出力曲线。

风光储联合系统输出功率滚动优化与实时控制

为改善风光储联合系统输出特性和降低储能电站功率补偿压力,提出了一种在线滚动优化和有功实时控制相结合的协调优化控制方法。在线滚动优化建立了联合系统总的平均有功功率偏差最小、储能电站充放电次数最少和优化末段储能电站剩余电量最大的优化模型,通过非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法求解,给出风/光/储分钟级的计划出力曲线。有功实时控制实现风/光计划出力微调和储能电站实时控制,风/光计划出力微调模块根据实时风速和光照等信息,平衡计划超额;储能电站动态给出功率上限,提高了应对风/光爬坡的能力。仿真算例表明,所提控制方法使储能电站在较低的充放电次数下,与风/光配合协调控制,降低风光储联合系统平均有功偏差,改善联合系统跟踪计划出力的能力。

考虑分时电价的风光储联合优化调度研究

针对大规模风电和光伏发电对电网调度带来的负面影响,利用钠硫电池储能系统,综合考虑峰谷分时电价政策和减少弃风弃光等各方面因素,提出了一种基于日前负荷、风电、光伏发电出力预测,以钠硫电池为辅助设备的风光储联合申报计划出力新模式。以风光储联合系统总体收益最大化和净负荷方差最小作为目标,考虑钠硫电池储能系统的充放电次数约束和风光实时出力偏移风光联合申报计划出力限制,建立了电网短期优化调度模型,并采用多目标粒子群算法求解所建模型。通过算例分析,验证了所建模型的可行性和风光储联合系统在提高清洁能源消纳和平滑净负荷曲线方面的有效性。

风储联合发电系统运行性能研究

构建大规模风储联合并网运行系统,提高风电的可调度性,成为目前研究重点。以风储联合发电系统为研究对象,给出了系统结构图,建立了储能系统数学模型,在此基础上,考虑调度计划制定了储能系统控制策略,实现了风储联合发电系统跟踪计划出力运行模式,并构建了此运行模式下的评价指标,对风储联合发电系统的功率输出特性进行分析。基于实际风电场数据,对配置不同储能容量以及适应不同调度时间窗时系统的输出特性进行分析,为储能系统容量选取提供参考。

考虑储能寿命和参与调频服务的风储联合运行优化策略

储能系统与风电场联合运行,不但可跟踪风电场计划出力,还可参与电网的辅助服务。以风储联合运行的总收益最大为目标,考虑储能系统跟踪风电计划出力与参与电网二次调频服务,建立风储联合运行的优化模型。该模型重点考虑了计及不同荷电状态下的储能寿命损耗和储能参与调频时向上调频电量与向下调频电量的平衡。基于实际风电场运行数据设计算例并进行仿真分析,结果表明,考虑储能寿命损耗和储能调频电量水平,不仅可以合理衡量储能参与各项服务所带来的收益,还可以充分发挥储能的作用并提高风储联合的收益。

热电联产机组的节能发电调度技术研究与实践

热电联产机组是节能发电调度工作的难点之一,作为节能发电调度试点省份的河南省为解决这一问题,开展了"热电联产机组在线监测与调度支持系统"的研究和建设。结合该系统的研究实践对热电联产机组供热工况图数字化、热电关系信息库结构设计、调度区间及性能指标通用计算模型研究、次日发电出力计划预测方法等研究内容进行了论述;介绍了系统的主要功能及在节能发电调度工作中的实际应用情况,对系统投入使用后所取得的应用效果进行了对比分析。