参与辅助调峰的电池储能系统优化配置研究

随着风电渗透率节节攀升,风电出力的强随机性带来的系统调峰问题日益严峻。对于高风电渗透率系统,配置电池储能辅助调峰可以增加风电消纳空间。文中提出一种兼顾经济性和风电消纳效果的储能辅助电网调峰的双层优化配置方法。外层模型是以储能系统净收益和新增风电消纳量为目标的多目标储能配置模型。内层模型在外层配置方案的基础上优化调度策略,综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本,以系统调峰成本最小为目标优化风电消纳量,并将其与储能系统充放电功率传递给外层。最后,通过仿真计算确定了考虑储能经济性和风电消纳效果的储能系统配置方案,并分析其经济性和调峰效果,以及储能系统加入后对火电机组调峰经济性的影响,验证了配置方案的有效性。

新型电力系统环境下的虚拟电厂辅助调峰市场机制及其商业模式设计

针对新能源波动性和绿电用户随机性带来的交易匹配协同问题,提出适应虚拟电厂聚合灵活资源参与的调峰辅助市场机制及其商业运营模型,实现需求侧灵活、清洁资源优先辅助电力系统安全稳定运行。该机制设计中,将电力系统调峰市场按照传统调峰机组和第三方调峰市场主体划分为两个调峰子市场,在后者中允许虚拟电厂聚合商报量报价,引入绿色用能指数和响应成本系数,根据虚拟电厂代理资源的历史用能情况和资源核定成本修正其申报信息,得到反映绿色用能价值和资源响应成本的第三方市场主体出清序列,并根据提出的传统调峰机组与第三方市场主体的联合出清市场机制,将传统调峰市场的市场出清价格向第三方主体市场传导作为价格指导信号,形成虚拟电厂调峰子市场出清结果,因而构建第三方市场主体与传统调峰机组的市场化竞争,实现资源优化配置。此外,基于电动汽车资源设计了虚拟电厂代理参与调峰市场的多种商业运营模型,提高了需求侧资源的积极性。最后,通过算例说明提出的虚拟电厂辅助调峰市场机制降低了系统调峰成本、增加了新能源消纳、实现了绿色价值认证,验证了所设计的商业模型符合激励相容原理,提升了用户参与意愿、有效响应了新能源波动。

分布式电池储能系统参与辅助调峰的电网经济性调度研究

随着我国智能电网的发展,形成了以火力发电为主,可再生能源发电为辅,储能系统进行调节的基本模式。在储能领域中电池储能系统因具有成本相对较低,响应时间短、使用方便等优势,在电力辅助调峰过程中应用越来越广泛。本文通过对电池储能系统参与辅助调峰的负荷预测及经济性调度研究,设计电池储能系统参与辅助调峰的经济性调度平台,实现对电池储能系统的合理化调度,为电网的经济运行及电力用户的经济用电提供理论支撑。

基于最小运行成本的储能参与电网辅助调峰容量配置及优化运行方法

在综合考虑调峰补偿收益和节煤收益情况下,提出了计及最小运行成本的储能参与电网辅助调峰协调优化控制方法。以系统净收益最大为目标,建立了储能参与电网辅助调峰的容量优化配置模型,分别利用人工蜂群(ABC)算法和粒子群优化(PSO)算法对模型进行求解,得到最优储能容量配置。以系统运行成本最小为目标函数,建立了储能参与电网辅助调峰的优化控制模型,协调优化后的系统弃风率降低为1.0788%,系统总运行成本降到1401.08万元。最后,通过某省电网实际运行数据仿真分析验证了所提方法的有效性和正确性。

规模风电并网条件下储能系统参与辅助调峰服务容量配置优化研究

由于风电等可再生能源装机比例不断加大,电网对辅助调峰的需求也日益迫切,而储能系统是解决电网调峰问题的有效途径之一。本文在东北地区建设辅助调峰市场所提出的补偿机制下,对储能系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,设计了储能系统参与辅助调峰的充放电控制策略,考虑受风电波动影响的电网综合负荷,在火电及储能约束条件下,分别得出经济性最优、消纳风电出力效果最优以及兼顾经济性和消纳风电效果综合最优的储能系统容量配置方案,并从火电企业、新能源企业、政府政策制定等多角度对比分析并提出建议。

制氢系统参与火电辅助调峰的容量配置优化

风电等可再生能源装机比例不断增大,其出力的间歇性和波动性给电力系统调度和运行带来了巨大压力,电网对调峰的需求日益迫切。对制氢系统参与火电机组辅助调峰服务容量配置优化模型进行研究,将电网无法消纳的弃风电量通过电解水制氢进行利用,提高了资源利用效率。通过对面向调峰的制氢系统技术经济模型分析,基于火电和制氢系统约束条件,提出了制氢系统参与火电辅助调峰的控制策略。考虑受风电波动影响的电网综合负荷,得出制氢系统容量优化配置方案,并在实际算例模型中进行了分析,验证了理论分析的正确性。

热电厂辅助调峰对含高比例可再生能源电力系统的影响

调峰容量不足成为限制新能源消纳的主要因素,分析了通过热电厂辅助调峰手段改善电网调峰能力,提高可再生能源消纳水平。热电厂辅助调峰做为一种手段,在高比例可再生能源电网中尚未得到实际应用,通过对新疆电网电力平衡及调峰容量的分析得出了辅助调峰对新疆电网电力盈余及调峰缺口的影响,认为如将全部具有参与辅助调峰潜力的机组均参加辅助调峰,全系统的调峰能力将得到大幅改善,基本满足新疆电网系统在极端情况下的调峰需求。

分布式电池储能系统参与辅助调峰的电网经济性调度研究

随着我国智能电网的发展,形成了以火力发电为主,可再生能源发电为辅,储能系统进行调节的基本模式。在储能领域中电池储能系统因具有成本相对较低,响应时间短、使用方便等优势,在电力辅助调峰过程中应用越来越广泛。本文通过对电池储能系统参与辅助调峰的负荷预测及经济性调度研究,设计电池储能系统参与辅助调峰的经济性调度平台,实现对电池储能系统的合理化调度,为电网的经济运行及电力用户的经济用电提供理论支撑。

考虑用户分摊调峰辅助服务费用的微网梯次电池储能优化配置

为提高居民区微网削峰填谷的效果,并降低储能系统成本,该文选择梯次电池作为储能系统,突破现有优化模型,考虑用户侧、储能侧多主体同时参与调峰,提出考虑用户分摊调峰辅助服务费用的微网梯次电池储能优化配置方法。首先,引入相关电源出力、负荷计算、储能充放电数学模型;其次,以配置梯次电池储能系统成本最低、用户分摊调峰辅助服务费用最低为目标函数,并采用粒子群算法进行模型求解;最后,以某居民区微网为算例,对比分析该方法的经济性与有效性,并对梯次电池储能配置的成本进行敏感性分析,得到不同参数变化对梯次储能电池总成本的影响程度。

产消者参与调峰辅助服务市场的交易策略

新型电力系统背景下,大量的分布式新能源接入,具备自主决策能力的产消者群体成为参与调峰辅助服务市场的新型主体。首先,考虑产消者辖内的各类弹性资源特性,提出产消者参与调峰辅助服务市场的决策模型。其次,基于产消者的趋利特性与不同产消者对经济收益的差异化心理,引入对中标概率的敏感因子,提出产消者最优报价模型。最后,以系统总调度成本最低为目标提出市场出清模型。算例表明,所提出的模型不仅有利于缓解系统调峰压力,还具有减小线路负载压力、改善节点电压的效果。

虚拟电厂参与调峰辅助市场的运行成本模型研究

针对新能源发电不稳定导致整个电力市场运行不平稳的问题,设计了一个虚拟电厂参与调峰辅助市场的运行成本模型。通过容纳多个风电、光伏发电和储能电站组建虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP),实现对电力现货市场数据的全面选择。构建调峰辅助的运营模型,然后将内部各电力部门的资源关系进行整合分析,利用条件风险价值(Conditional Value at Risk,CVaR)首先确定虚拟电厂调峰市场的投标时段、容量和柔性负荷运行计划;然后确定虚拟电厂中储能的充放电功率、弃风弃光功率、调峰实际出力和直接交易功率;之后采用Shapley值对市场运行成本进行优化和分析。试验结果表明,误差率在可接受范围内,表明该成本模型具有一定的实用性和优越性。

基于改进Q学习的虚拟电厂参与调峰辅助服务策略

新型电力系统推进建设中,大规模光伏并网及优先消纳可能会导致电网阻塞而加剧火电机组调峰压力,使其运行工况恶化和成本增加。为此提出虚拟电厂参与系统日前深度调峰辅助服务策略。首先,分析计算电动汽车群组成的虚拟电厂调峰特性和运行费用,并根据火电机组的煤耗和排放数据,计算供电煤耗和建立环保指标;其次,基于运行费用和指标,以火电机组调峰裕度为优化目标,运用模拟退火改进的Q学习求解机组深度调峰电量和分摊费用。算例结果表明,虚拟电厂参与系统调峰可提高调峰灵活性和降低运行费用,缓解火电机组调峰压力。

计及调峰辅助服务的风电场/群经济制氢容量计算

针对“双碳”目标下风电深度消纳及电网灵活性提升的规模化风电制氢经济容量配置问题,该文提出计及调峰辅助服务的风电场/群经济制氢容量计算方法,实现单个风电场及省级风电最佳制氢容量计算。在计及电解水制氢系统规模化成本效应的情况下,以净现值最大为目标,考虑电网调峰需求,构建制氢容量经济优化目标函数,对电解水制氢系统的初始投资成本、制氢电价、氢气售卖价格、电解槽转化率和设备退化率等参数进行敏感性分析,并在其基础上预测未来风电场/群制氢经济性。通过吉林省49个风电场进行算例分析,结果表明,风电制氢参与调峰辅助服务市场能够在最大化消纳风电、提升电网动态调节能力的同时,计算出49个风电场及吉林省省级最佳经济制氢容量。该文为风电场/群制氢容量配置提供有效计算方法。

基于数值模拟的调峰辅助服务经济性分析

新能源的规模化、高速化发展,对电力市场设计配置和运行调峰带来了极大挑战。开展调峰辅助服务市场建设必要且急迫,通过推动发电企业主动参与市场化竞争,建立基于合理激励机制的调峰辅助服务体系,促进新能源的深度消纳。为辅助不同条件下调峰经济性计算,结合某600 MW超临界燃煤机组,对火电机组调峰的经济性进行研究,通过建立火电机组电热特性计算模型,对中低压旁路供热时机组供热能力和调峰能力进行计算。并基于建立的调峰辅助经济效益数学模型,对旁路系统参与供热时机组的调峰收益特性进行计算分析,对比供热机组与纯凝机组的调峰收益差异,绘制多种情况下调峰收益的波动区间图和煤价影响调峰收益趋势曲线。结果表明:调峰收益存在波动区间;火电机组参与调峰辅助服务的收益受多因素影响;不同时期、不同设计条件的机组调峰辅助服务收益不同,但整体收益变化趋势相同;热电联产机组参与电网调峰经济收益更高。利用本研究提出的调峰辅助经济效益数学模型,能够更准确辅助不同条件下调峰经济性计算。

考虑调峰辅助服务的移动储能车路径优化与充放电策略

新能源汽车的发展带动了锂离子电池产业的成熟,使得移动储能车行业得到迅速发展。考虑将移动储能车参与大功率终端用户调峰辅助服务,并针对移动储能车路径优化与充放电策略展开研究。首先,分析移动储能车运营模式,建立考虑调峰辅助服务的移动储能车优化调度框架;其次,在考虑路径选择、充放电功率限制以及荷电状态(SOC)约束下,在目标模型里计入基于大功率工业用户的DCT计费方式;然后,以移动储能车调峰辅助服务总收益最大为目标,构建移动储能车路径选择与充放电优化模型,并进一步分析DCT计费对用户负荷曲线的影响;最后,以某市实际路网为例,通过算例对比分析验证所提方法的可行性和有效性。

面向高比例新能源电力系统调峰需求的储能容量配置方法综述

高比例新能源的接入导致传统电力系统的稳定性与经济性受到极大影响,常规电力系统功率调节手段不足以应对。解决新能源电力系统调峰问题的重要途径是引入储能系统,辅助机组进行调峰并平滑新能源出力曲线,可有效降低新能源高比例接入带来的运行风险,对新能源消纳起至关重要的作用。文中对储能参与新能源电力系统调峰涉及到的容量配置、优化建模以及电力市场环境下储能参与调峰辅助服务等方面的研究进展进行梳理,旨在为未来高比例新能源电力系统面临的调峰问题提供研究思路。论文首先介绍了高比例新能源接入背景下储能参与电力系统调峰的容量配置目的及配置方法,然后展开论述调峰建模、定价建模两个方面的储能系统建模方法,并对其国内外研究现状进行归纳总结,最后对储能系统在未来发展面临的挑战和重点研究的方向进行了展望。

旁路系统在供热调峰下的综合应用

自东北电力辅助服务市场启动以来,对东北电网现役热电机组提出了严峻的挑战,同时随着城市规模不断扩大,供热面积逐年增加,火电企业尤其是热电企业在保民生、保稳定和保盈利、保生存之间必须寻求合理方向。各火电机组根据自身实际情况既要进行供热能力扩容,又要进行深度调峰灵活性改造。本研究介绍了京能(赤峰)能源发展有限公司(以下简称赤峰能源)#1机组高背压循环水供热及#1、#2机组高、低压旁路系统改造后联合供热进行深度调峰改造。改造分3个阶段进行,分别为高背压改造、旁路供工业抽汽改造、多级旁路联合供热改造。改造结果在供热期既保证了供热稳定(工业抽汽供应+居民采暖供应),又达到了调峰的目的。介绍了3个阶段的改造过程,并针对改造后的安全经济调整进行了数据分析和经济分析,以该公司的机组改造为例,最终阐述150 MW汽轮机灵活性增容改造在深度调峰中的多级旁路在复杂供热工况下的技术路线。

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型

高比例新能源接入对我国电网的调峰能力提出了更高要求,发展调峰辅助服务市场将成为促进新能源消纳利用的重要手段。梳理了我国现行调峰辅助服务的市场规则与交易流程,建立了基于火电机组单边报价的市场交易模型,该模型以火电调峰资源的调用成本最小化为目标,并考虑分时功率平衡、新能源弃电、火电爬坡等电网技术约束。为了充分发挥新能源机组的市场主体作用,设计了新能源与火电双边参与报价的市场机制及实施模式。并提出了以综合效益最大化为优化目标的双边交易模型,给出了不同市场主体效益评估方法。在实际算例中,分析单/双边交易机制下调峰市场交易结果、弃风弃光情况和不同主体收益,验证了模型的有效性。

基于火电机组容量差异的调峰辅助服务补偿机制改进模型

随着风电等可再生能源装机比例不断增大,电网对调峰辅助服务的需求日益增加。目前中国六大发电区域在调峰辅助服务的补偿上存在对火电机组深度调峰的补偿标准单一,以及调峰能力较弱的中小型机组难以得到补偿的问题。现行调峰辅助服务补偿机制中的不公平因素造成了大量火电机组缺乏调峰的积极性。文中基于火电机组容量和最高调峰率指标,采用K均值聚类分析对机组进行了分类,提出对于不同类别的机组应采取不同的有偿调峰与无偿调峰划分界限;进一步提出一种考虑机组调峰能力实现程度的调峰辅助服务补偿模型,旨在激励更多的机组在电网负荷低谷期参与调峰辅助服务,在增加电网稳定性的同时为更多的风电并网创造条件。通过对东北电网统一调度的63台机组的算例分析,证明了改进后模型对激励更多火电机组参与调峰辅助服务的有效性。

考虑风电消纳与火-储深度调峰的系统优化调度及补偿费用分摊策略

制定合理的深度调峰补偿分配机制是能源转型过程中必须解决的问题。将价格型需求响应(PDR)考虑在内,建立计及风电消纳与火-储深度调峰的系统优化调度模型。在此基础上综合考虑多种分摊因素建立分摊策略,为市场提供一种火-储补偿费用分摊的新思路。实施PDR优化负荷曲线,同时为独立储能电站(IESPS)提供套利基础;利用火电、IESPS深度调峰以促进系统调峰能力的释放,为分摊策略的建立提供数据支撑;针对火电、IESPS深度调峰补偿涉及的分摊问题,在综合考虑多种分摊因素的基础上,提出一种基于层次分析法的新分摊策略,旨在挖掘火电参与分摊的积极性。基于改进的IEEE 39节点系统进行算例仿真,算例结果验证了调度模型的有效性和分摊策略的合理性。