Research on Operation Optimization of Energy Storage Power Station and Integrated Energy Microgrid Alliance Based on Stackelberg Game

With the development of renewable energy technologies such as photovoltaics and wind power,it has become a research hotspot to improve the consumption rate of new energy and reduce energy costs through the deployment of energy storage.To solve the problem of the interests of different subjects in the operation of the energy storage power stations(ESS)and the integrated energy multi-microgrid alliance(IEMA),this paper proposes the optimization operation method of the energy storage power station and the IEMA based on the Stackelberg game.In the upper layer,ESS optimizes charging and discharging decisions through a dynamic pricing mechanism.In the lower layer,IEMA optimizes the output of various energy conversion coupled devices within the IEMA,as well as energy interaction and demand response(DR),based on the energy interaction prices provided by ESS.The results demonstrate that the optimization strategy proposed in this paper not only effectively balances the benefits of the IEMA and ESS but also enhances energy consumption rates and reduces IEMA energy costs.

Electricity-Heat-Based Integrated Demand Response Considering Double Auction Energy Market with Multi-Energy Storage for Interconnected Areas

With development of integrated energy systems and energy markets,transactive energy has received increasing attention from society and academia,and realization of energy distribution and integrated demand response through market transactions has become a current research hotspot.Research on optimized operation of a distributed energy station as a regional energy supply center is of great significance for improving flexibility and reliability of the system.Based on retail-side energy trading market,this study first establishes a framework of combined electric and heating energy markets and analyses a double auction market mechanism model of interconnected distributed energy stations.This study establishes a mechanism model of energy market participants,and establishes the electric heating combined market-clearing model to maximize global surplus considering multi-energy storage.Finally,in the case study,a typical user energy consumption scenario in winter is selected,showing market-clearing results and demand response effects on a typical day.Impact of transmission line constraints,energy supply equipment capacity,and other factors on clearing results and global surplus are compared and analyzed,verifying the effects of the proposed method on improving global surplus,enhancing interests of market participants and realizing coordination and optimal allocation of both supply and demand resources through energy complementarity between regions.

考虑碳捕集与光热电站的综合能源系统优化调度

为高效处理综合能源系统IES(integrated energy system)中因热电供需矛盾导致的弃风及碳排放问题,构建了考虑碳捕集与封存CCS(carbon capture and storage)技术以及光热CSP(concentrating solar power)电站的优化调度模型。首先,利用CCS技术对热电联产CHP(combined heat and power)机组进行低碳化改造,建立碳捕集热电联产机组的数学模型;然后,在此基础上引入CSP电站,构成CSP-CHP-CCS协同框架,并建立含CSP-CHPCCS的IES低碳经济调度模型;接着,针对系统中的源、荷不确定性,采用信息间隙决策理论进行模拟分析,构建风险规避鲁棒模型;最后,通过算例仿真对比,验证了所提模型在促进新能源消纳和降低碳排放方面的有效性。

基于三端柔性直流的光热储能站与新能源场站功率协同控制策略

新能源基地大多经传统交流方式接入高压交流或直流外送通道,为解决大规模新能源经交流接入方式下并网容量小、损耗大,以及功率波动对电网稳定性影响等问题,构建了一个基于柔性直流输电并网的风电和光伏、光热储能及电网三端柔性直流系统。基于直流电压-有功功率特性,提出一种适用于该系统的站间协调控制策略,根据柔性直流输电系统的直流电压波动情况,调整光热储能机组的出力,以平抑风、光功率波动,降低其对电网的影响。针对光热储能侧换流站,采用直流电压裕度下垂混合控制策略,通过控制器参数配置,抑制控制模式切换过程中的暂态过电压,提高系统响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三端柔性直流系统仿真模型,验证所提控制策略的有效性。

计及动态能源价格和共享储能电站的多主体综合能源系统双层优化调度策略

可再生能源不确定性背景下,为协调综合能源运营商、电热负荷聚集商及共享储能电站之间的利益关系,提出一种电热综合动态定价机制,基于综合需求响应特性,引导电热负荷聚集商参与综合能源系统运营商优化,促进储能高效应用和新能源就地消纳,实现多利益主体互利共赢。以综合能源系统运营商为主体,以电热负荷聚集商和共享储能运营商为从体,构建一主多从的综合能源多运营主体系统优化模型。充分挖掘共享储能运营商的运行模式,包括充电、放电和提供备用等模式。采用CPLEX对主从博弈模型迭代求解,算例结果验证了模型及方法的有效性。

电动汽车集成一体式充电站设计

介绍了一种电动汽车集成一体式充电站的设计,解决了传统电动汽车充电站占地面积大、建设周期长、充电桩扩展难等问题,并且采用高度集成化的设计,可使运营商在场站迁移时大大减少损失。除此之外,本充电站还配置了光伏发电系统、储能系统,在利用清洁能源实现节能减排的同时,还可缓解集中使用充电桩时对电网产生的冲击。

储充换一体站协同多综合能源楼宇的低碳经济调度

储充换一体站(storage-charging-swapping integrated station,SCSIS)与综合能源楼宇(integrated energy buildings,IEB)结合将是未来多能建筑的重要形式之一。针对其协同运行展开研究,提出了一种SCSIS协同多IEB的低碳经济调度方法。首先,构建了SCSIS与多IEB组成的电能共享协同运行架构。其次,基于阶梯型碳交易机制在电能共享模式下建立了多主体协同的低碳经济调度模型。再次,为了最大化主体利益,以纳什谈判理论为依据,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)对电能共享价格进行求解。最后,通过算例对所提调度模型的可行性与有效性进行探讨。算例结果表明,通过引入电能共享与阶梯型碳交易机制,使得系统在兼顾经济性的前提下有效降低了碳排放,且证明ADMM对电能共享价格的求解具有较好的收敛性。

基于配置协调优化的多站融合供电调峰运行方法研究

针对多站融合造成的供电区域配电网功率波动和调峰压力,研究一种基于配置协调优化的多站融合供电调峰运行方法。在多站融合供电区域架构的基础上,提出多站融合供电区域储能调峰控制策略,并结合该策略创建多站融合供电区域储能容量配置协调优化模型;以多站融合协调运行总效益最优为目标函数,在光伏电站出力、储能电站出力和充电站约束条件下,利用量子万有引力搜索算法求解所建模型,获得多站融合协调运行总效益最优时的供电区域储能配置容量,实现多站融合供电调峰运行。实验结果表明:该方法能获得满足不同极限场景的多站融合供电区域储能容量配置方案,并能实现用电负荷高峰期和低谷期的有效调峰。

面向通信局站多类电池混用技术的应用与探讨

随着信息基础设施绿色转型发展,需要建设大量灵活的可调节资源配合电力系统调度。针对通信局站蓄电池,面临不同类型电池、新旧电池、不同循环次数电池混用等应用场景,本文提出基于数字能量处理与计算装置的多类电池混用技术方案,实现对蓄电池的混用、核容、电池状态监控等数字化管理,解决蓄电池混用的安全性问题,有效提升电池的应用率,同时通过削峰填谷应用创造经济效益,规模应用可参与电网需求响应,减缓供电压力,助力能源结构的绿色转型。

光储充一体化电站储能装置容量配置的研究

针对某光储充一体化电站的实际运行数据进行分析,选取全年中两个典型日,通过对比典型日光伏系统日发电量与充电桩日充电量的数据,研究储能装置容量的配置,并提出储能装置容量配置的建议。

基于太阳能资源利用公路边坡匝道光储一体电站建设研究

在高速公路运营过程中,沿线收费站、服务区、机电设施的能源消耗问题不容忽视,通过建设光伏发电工程项目,能够有效利用丰富的太阳能资源,实现更好的综合效益。文章研究了基于太阳能资源利用公路边坡匝道光储一体电站建设,在明确项目概况的基础上,从光伏组件、电池安装、逆变器、方阵设计、总平面、发电量等方面出发,分析了项目总体建设方案,强调了电气系统和土建工程的建设要点,以实现规划、设计、施工的协调统一,保证太阳能资源利用效率。

基于虚拟电厂的储能电站设计研究

随着能源危机和环境问题的日益突出,我国正在大力推进能源结构转型,构建新型电力系统。虚拟电厂可对分布式能源和可控负荷进行整合调控,是实现“源-网-荷-储”一体化和多能互补的重要手段之一。储能因其功率双向流动、响应调节速度快等特点,成为虚拟电厂不可或缺的组成部分,对于虚拟电厂内新能源消纳、参加电网辅助服务、提高电网运行安全水平等具有积极意义。目前已有学者针对虚拟电厂的运行机制和调度优化进行研究,对虚拟电厂中的储能容量配置进行优化。为此,首先介绍了以集中型储能为主的虚拟电厂模型,包括其组成结构和调度模型。然后,以实际工程为例,研究以虚拟电厂为背景的储能电站的集成设计,对其他储能工程的设计具有一定的参考意义。

基于PPO算法的光储式充电站储能运行策略

电动汽车的随机充电与光伏出力的波动特性给光储式充电站的经济高效运行提出了新的要求。为此,提出了一种基于深度强化学习近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)算法的光储式充电站储能运行策略。首先,对光储式充电站系统结构进行了分析,并建立了以综合运行成本最小为目标的储能运行模型。其次,将该模型转化为马尔科夫决策过程,并采用深度强化学习PPO算法进行训练求解。最后,在一个光储式充电站中进行算例仿真,验证所提策略的有效性。

光储充检放智能电站K-means聚类能效计量检测方法

光伏出力具有较强的不确定性和随机性,降低了光储充检放一体化能效计量检测性能。为此,在随机采样模式下,提出光储充检放智能电站能效计量检测方法。首先分析光储充检放智能电站的拓扑结构;其次采用K-means聚类算法聚类处理光伏出力数据,通过Beta分布根据电站拓扑结构生成光伏出力场景,为能效计量检测提供相关数据;最后构建电站能效检测模型,完成光储充检放智能电站能效的计量检测。实验结果表明,所提方法可精准检测光储充检放智能电站的供电功率和充放电功率,能效检测相对偏差小。

储能电站并网测试技术研究与实现

随着储能技术及大型储能电站建设的不断发展,亟待对储能电站进行并网测试以保证其并网后安全运行。首先根据储能电站构成,分析了并网测试指标及具体测试方法;其次,在保证被测储能系统完整性的前提下,研制开发了储能电站并网一体化测试平台,并详细介绍了该平台的软硬件开发及功能设计方案;最后,基于测试平台工程应用场景,介绍了测试装置现场接线方式,提出了储能电站并网测试实施方案。实际工程应用表明了所提出的测试平台及测试方案的可行性。

需求响应机制下含建筑虚拟储能的能源站经济调度

针对综合能源站运行调度中未考虑围护结构蓄热特性以及用户需求响应补贴机制等问题,提出了一种考虑用户协同互动的综合能源站调度方法。首先,综合考虑室内外各种扰量对热过程的影响,建立了以室内空气与围护结构为传热主体的精细化建筑虚拟储能模型。其次,构建了冷热电联合供应的典型能源站设备组成结构以及其与外部能源系统、用户的多主体互动交易关系,提出了基于阶梯型补贴的需求响应机制。然后,以考虑外部购能费用、向用户的售能费用与补贴、站内设备启停和损耗成本的能源站运行收益最大为目标,以用户柔性舒适度区间等为约束,构建了能源站日前经济调度模型,并采用了CPLEX求解器求解。最后,通过算例验证了所述模型与方法的实用性和有效性。

考虑损耗成本的电池储能电站建模及优化调度

为提高风电并网效益,减少弃风,在电网中接入电池储能电站(battery energy storage power station,BESPS)。首先,建立了考虑损耗成本的BESPS调度特性模型,该损耗成本由BESPS投资成本与调度区间内的充放电循环次数估算;然后,在考虑风电可信容量的基础上构建了BESPS调度模型。某些情况下,系统很难全额消纳风电,因此,调度模型具有运行成本最小与风电接纳最大2个不同维度的优化目标。为求解此问题,基于隶属度函数将2个子优化目标模糊化,构建了基于最大满意度的单目标优化模型,并采用GAMS软件提供的CPLEX求解器对其进行求解。基于我国东北某实际省级电网的仿真实验说明:BESPS接入可显著提升系统风电接纳能力,且基于最大满意度的优化调度可给出更为合理的结果。

计及多重不确定性及光热电站参与的区域综合能源系统配置与运行联合优化

针对含光热电站参与的多能耦合区域综合能源系统,考虑了系统中风光出力、光热电站中的储热装置出力、负荷、购能价格的不确定性,提出了一种基于多元宇宙算法-区间线性规划的双层优化配置方法。上层以运行年限内总收益最大为目标进行设备选型和容量配置,下层以运行净收益最大为目标优化各设备出力,从而获得系统的最佳配置与运行方案。算例结果表明,光热电站的参与可以增加系统的协调优化能力,且与传统算法相比,采用多元宇宙算法对模型进行求解,收敛速度更快,考虑多重不确定因素的优化配置能够使得系统的净收益更加稳定,提高系统的总收益。

充放储一体化电站的广义能量周期性控制

电动汽车智能充放储一体化电站,相对传统的充电站和储能站,更加节约设备、土地、运行成本,是电动汽车配套供能设施建设的一个良好解决方案.对充放储一体化电站内的能量进行系统的定义,讨论广义能量的周期性特征;进而将站内能量分解为三部分,分别进行计算和周期性控制,通过周期性控制可实现充放储一体化电站系统的长期稳定运行.

新能源应用安全风险防控战略框架研究

新能源大规模应用是实现“双碳”战略目标的主要途径,开展新能源应用安全风险防控战略研究有助于新能源应用安全监管、风险防控与保障体系建设,推动新能源相关产业高质量发展。当前我国新能源应用涉及的新兴基础设施类型多样,面临着安全事故成因复杂、安全风险认知仍不充分、安全防控技术体系不完备、安全监管制度建设滞后等现实问题。本文从我国新能源应用发展现状与安全形势分析出发,剖析了充/换电站、储能站、加氢站、综合能源站等新能源应用基础设施面临的安全风险防控问题,总结了国外相关安全风险防控的现状与经验启示;围绕建立新能源应用安全事故前、中、后立体防控与保障体系,加强各利益相关方的安全风险管理与监管能力两大防控目标,构建了新能源应用安全风险防控战略框架,明确了管理与技术两个维度的重点任务以及中长期工程科技支撑项目。进一步提出了顶层设计、治理标准、监管平台、技术研发、人才培养、共建生态等发展建议,以增强新能源应用安全的研究与应用水平。