Dynamic optimal allocation of energy storage systems integrated within photovoltaic based on a dual timescale dynamics model

Energy storage systems(ESSs)operate as independent market participants and collaborate with photovoltaic(PV)generation units to enhance the flexible power supply capabilities of PV units.However,the dynamic variations in the profitability of ESSs in the electricity market are yet to be fully understood.This study introduces a dual-timescale dynamics model that integrates a spot market clearing(SMC)model into a system dynamics(SD)model to investigate the profit-aware capacity growth of ESSs and compares the profitability of independent energy storage systems(IESSs)with that of an ESS integrated within a PV(PV-ESS).Furthermore,this study aims to ascertain the optimal allocation of the PV-ESS.First,SD and SMC models were set up.Second,the SMC model simulated on an hourly timescale was incorporated into the SD model as a subsystem,a dual-timescale model was constructed.Finally,a development simulation and profitability analysis was conducted from 2022 to 2040 to reveal the dynamic optimal range of PV-ESS allocation.Additionally,negative electricity prices were considered during clearing processes.The simulation results revealed differences in profitability and capacity growth between IESS and PV-ESS,helping grid investors and policymakers to determine the boundaries of ESSs and dynamic optimal allocation of PV-ESSs.

基于EnergyPlus和Jeplus+EA联合模拟的建筑围护结构及光储系统协同优化研究

建筑本体和可再生能源系统的协同作用对于降低建筑碳排放具有重要意义.以北京某办公建筑为例,基于NSGA-Ⅱ的优化算法,以运行阶段碳排放和生命周期成本为目标函数,以热舒适为约束条件,利用EnergyPlus和Jeplus+EA软件进行联合仿真,开展建筑围护结构和光储系统的协同优化研究.结果表明:配置光储系统可较大程度降低建筑电网购电量及运行阶段碳排放,虽然生命周期成本会略有增加,但其减碳效果,大于单纯依靠围护结构性能提升的传统做法;尽可能利用建筑空间配置光伏对减少碳排放及生命周期成本都是有利的;通过软件联合模拟可实现建筑围护结构和光储系统的协同优化,且较于各自独立优化,能取得更好的设计方案.

计及全生命周期成本的公交光伏充电站储能优化配置方法

“双碳”目标下城市公交车全面推进电动化,公交光伏充电站面临并网点负载压力大、运营成本高的问题。提出公交光伏充电站储能优化配置方法。基于大量的调研数据分析公交充电负荷特性,构建公交光伏充电站典型运行场景;综合考虑充电站运营商利益、公共交通通勤需求以及并网点的容量限制,构建计及全生命周期成本的公交光伏充电站电池储能优化配置双层模型。以北京某在营公交充电站为算例,验证了所提配置方法的有效性,量化评估了光伏发电余量上网、公交车充电策略、电网电价及电池购置价格等因素对充电站配置储能运营经济性的影响。

基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化策略

针对现有配电网中分布式光储调度模型存在资源协同不足、求解复杂等问题,提出了一种基于净能力及二阶锥规划的分布式光储多场景协同优化调度策略。通过引入储能接入配电网后的功率转移分布因子,提出一种基于系统净能力的储能最优选址计算方法;综合考虑储能的运行特性和分布式光伏的出力不确定性,建立以系统日综合成本和削峰填谷为目标的分布式光储多场景协同优化调度模型;利用二阶锥松弛和Big-M法对潮流约束、储能运行约束进行处理,将原规划模型转化为混合整数二阶锥规划问题。以IEEE 33节点系统和西北某实际系统为算例进行仿真分析,结果表明所提方法能在降低负荷峰谷差和日综合成本、平抑负荷波动的同时,显著提高对分布式光伏的消纳能力,验证了所提方法的有效性和可行性。

海港综合能源系统低碳经济发展研究综述

在我国“碳达峰与碳中和”愿景下,海港综合能源系统正通过全面电气化降低二氧化碳排放,实现海洋能源的可持续发展,但多能流融合给海港能源配置与优化运行带来新挑战。该文首先结合海港节能减排政策,对海港综合能源系统低碳经济发展进行概述;然后,从能源侧、负荷侧和能源存储3个层次分析海港综合能源系统特点,总结促进海港低碳减排的能源交易、碳捕集与利用封存、储能系统优化配置和多能互补协同优化运行关键技术;最后,对基于储能系统的未来海港低碳经济发展研究方向进行展望。

面向储能多应用价值协同的风光储系统日前优化调度方法

在新能源发电侧配备储能不但可平滑新能源波动、移峰填谷、提高新能源的可调性及消纳能力,而且还具有峰谷套利等多方面应用价值。针对储能价值挖掘问题,首先分析了储能在具有互补性和关联性的峰谷套利、波动平抑、功率预测误差补偿3种应用价值中所能够获得的收益,在此基础上提出了考虑储能多价值协同的风光储系统优化调度方法,以风光储系统总收益最大为目标,同时考虑到储能的损耗成本,对日前协同优化调度模型进行线性化求解,实现了储能同时响应多种应用价值需求的协同优化。最后对实际系统进行仿真,并与不同调度方案对比,结果表明:所提方法通过协同优化具有互补性和关联性的多种应用价值,在保障储能使用寿命的同时,能够更好地提高储能的利用率和收益,具有较好的经济性和适应性;不同储能容量配置下储能总净收益会随着容量增大呈现先增后减的趋势,其套利空间有限。

基于按需比例分配机制的风光火氢多时间尺度协同规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加,制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性十分重要。为此,文中提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法。首先,制定风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略,根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易,协调风电场和光伏电站的收益和支出,由火电和氢储能系统提供运行灵活性,采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性;然后,综合考虑投资决策和运行模拟,将功率交易成本和灵活性资源调节成本纳入优化目标,建立以风光为主体电源,以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型;最后,以中国东北某省级电网为算例进行分析。结果表明,采用文中所提方法进行电源规划可以兼顾经济性和环保性,降低灵活性资源需求和投资成本,提高风/光场站的功率利用率。

“光储直柔”建筑案例特征分析及系统设计相关问题探讨

“光储直柔”是解决建筑光伏发电与建筑终端用电时空错配难题等问题、促进光伏发电本地消纳的重要技术手段之一,也是以可再生能源为主体的新型电力系统实现“荷随源动”,提高供电安全性、可靠性与稳定性的重要支撑技术,对于零碳建筑和零碳电力的实现也具有重要作用。本文在对国内“光储直柔”建筑示范项目调研的基础上,汇集17个典型案例,分析了“光储直柔”建筑的气候区域、建筑类型、建筑规模等分布特征和建筑光伏、储能、直流配电、直流用电场景等技术特征,提出了建筑“光储直柔”的适宜应用场景、系统拓扑结构及电压等级选择建议和“光储直柔”系统的容量配置方法,指出了城市和农村建筑“光储直柔”发展的差异化技术路径,为建筑“光储直柔”的设计与推广应用提供一些有益参考。

基于哈里斯鹰优化算法的光伏储能容量配置优化

在双碳目标下,高比例的光伏等新能源接入对电网造成了冲击。针对此问题,从电站侧出发,基于最低的光伏功率平均波动率和储能系统成本这两个优化目标,提出了一种基于哈里斯鹰优化算法的储能容量配置优化模型,通过聚类算法将天气类型分为四种并分别进行优化。结合算例分析,所提出的模型对储能配置问题在雨雪等较差的工况可将日均波动率从54.61%降低至13.60%,晴天等较好的工况日均波动率可下降约5%。通过双层优化,确定出最终储能配置方案为2.5 MW/4.59 MW·h,结合全年数据进行优化验证,此方案下全年平均波动率从19.41%下降至11.33%,全周期成本814.75万元。

配电网分布式光伏储能分区配置优化方法研究

分布式光伏储能系统能够在用户侧直接产生和储存能量,提高能源利用效率,减少能量传输过程中的损耗,并有助于提升配电网的稳定性和可靠性。然而,如何优化分布式光伏储能在配电网中的配置,实现能源的高效使用和配电网络的稳定运行,是当前研究的关键问题之一。文章首先概述分布式光伏储能系统,介绍其在配电网中的应用背景和工作原理;其次构建配电网分布式光伏储能的系统模型,包括配电网的基本结构和光伏储能的工作原理;最后采用遗传算法与粒子群优化等先进算法进行优化,旨在为配电网中分布式光伏储能的高效配置提供理论依据和实践指导。

光伏并网系统混合储能功率分配策略的研究

光伏并网发电系统受外界环境影响较大,容易引起直流母线侧功率波动,导致逆变器并网输出功率不稳定。为此通过蓄电池和超级电容组成的混合储能装置对光伏发电系统进行功率补偿,实现并网功率平衡。为防止超级电容过冲过放影响系统安全运行,提出了考虑超级电容荷电状态(SOC)的功率分配策略,该分配策略采用线性自抗扰(LADRC)双闭环控制。仿真结果表明该策略解决了逆变器并网输出功率不稳定及超级电容过充过放的问题,保障了系统安全稳定运行。

基于FCM聚类的光伏储能容量配置方法研究

为提升分布式光伏储能容量配置的合理性,提出基于模糊C均值(FCM)聚类的光伏储能容量配置方法。通过分析分布式光伏系统拓扑结构,将分析结果作为信息依据,制定相应的分布式光伏储能容量配置方案。从分布式电源投资者及电网管理者角度制定目标及约束条件,构建分布式光伏储能容量配置模型。采用FCM聚类算法对配置模型内迭代计算的初值实施有效分配。该算法能够抑制光伏储能大容量蓄电池波动、提高储能性能和效率,从而获取最优容量配置。所提方法可以在短时间内实现储能出力,使光伏自消纳率平均值达到93.5%。该方法的分布式光伏储能容量配置效果较好。

基于广义目标级联法的多牵引变电站光伏-储能协同规划配置

为铁路牵引供电系统中牵引变电站接入光伏等新能源以及储能,是积极落实能源交通绿色融合发展战略的手段之一。协同规划各个牵引变电站的新能源储能容量,能够有效提升较长距离牵引供电网络的绿色化水平。该文以融通型牵引供电架构为基础,以“规划+运行”为基本思路,提出多牵引变电站光伏-储能协同规划配置方法。首先对负荷侧数据进行处理,同时建立光伏出力的概率模型;其次以经济性最优建立单牵引变电站优化规划模型,并采用广义目标级联(G-ATC)法,考虑投资、运行成本最小及弃光成本最小,构建同一铁路沿线多座牵引变电站的协同规划模型,对多站点进行协同规划配置;最后针对得到的协同规划配置方案进行了运行模拟,并以某货运铁路为例进行分析。结果表明,该方法能够合理、高效地完成多站点新能源-储能规划配置并满足系统运行需求,为既有基于融通供电型的牵引供电系统升级改造提供了可行方案。

海上风电-光伏-储能的多能源联合发电运行控制方法

光伏技术是一种将太阳能转化为电能的重要技术,具有低成本、高效率等优势,因此光伏发电在能源结构中的占比逐年增加。储能技术则能解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题,提升供电可靠性和稳定性。海上风电、光伏和储能的多能源联合发电系统能够充分利用各种能源的优势,实现高效互补。基于此,文章提出海上风电-光伏-储能的多能源联合发电系统,阐述该系统的运行控制方法。同时,设计了一套综合实验方案,模拟不同天气和风速下的系统运行情况,并评估系统性能。实验结果显示,储能系统能有效平衡出力和负荷需求,提升系统运行稳定性。

基于改进贪心算法的分布式光伏配网储能系统容量优化配置

为提高分布式光伏能源利用率,使分布式光伏配网储能系统运行能够满足用电所需,引入改进贪心算法,开展分布式光伏配网储能系统容量优化配置研究。在综合考虑分布式光伏的投入成本、配网运行效率等多方面因素的基础上,建立分布式光伏配网储能系统容量优化配置模型。通过改进贪心算法,确定配电线路最优供电配置,实现系统容量配置优化。通过对比证明优化后系统运行功率变化更符合预期要求。

光伏发电系统的电网接入与功率调控技术研究

文章旨在研究光伏发电系统的电网接入与功率调控技术,以提高系统的效率和稳定性。在电网接入方面,研究了不同的电网接入装置与技术,并提出解决电网互联问题的方案。在功率调控技术方面,分析并探讨了光伏发电系统的功率特性、储能技术在功率调控中的应用、智能逆变器与功率控制策略的研究。为实现光伏发电系统与电网的协同优化,构建了电网接入与功率调控的协同优化模型,并设计相应的数据采集与监测系统,提出了实时调度与响应机制,以推动电力系统向可持续方向发展。

飞轮和锂电池储能联合光伏发电一次调频控制

为确保电网频率安全稳定,混合储能联合光伏主动参与电力系统一次调频已成趋势,为此提出了一种混合储能联合光伏发电的一次调频控制策略。针对储能传统定系数下垂控制存在的储能易发生过充过放的问题,提出了储能自适应变系数下垂控制;为了充分利用2种储能的不同特性,提出了频率偏差自适应分配方法;同时设计了光储耦合控制模块,以弥补光伏功率备用容量和锂电池储能调频功率有限的不足。在Matlab/Simulink仿真平台进行不同负荷扰动场景下的仿真实验。仿真结果表明:所提控制策略可以显著提升光伏系统主动一次调频性能及其适应性。

基于小波包-模糊算法的混合储能功率分配策略

针对光储微网中混合储能功率分配不佳导致母线电压频繁波动的问题,提出一种小波包与模糊控制相结合的混合储能功率分配策略。首先利用小波包对光伏系统净功率进行一次分解,得到初次分频点,其次将混合储能荷电状态和电池温度作为模糊控制的参考因素制定模糊规则,对二阶低通滤波器时间常数进行可变调节,修正初次分频点,实现混合储能的最终功率分配。为验证策略的有效性,建模并进行仿真,结果表明所提策略能够有效避免储能电池过充过放,实现光储系统净功率的合理分配,有效平抑功率波动,使直流母线电压波动在±1%以内。

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。

基于离散粒子群算法的光伏微电网储能容量优化配置

传统储能容量配置策略为确保微电网运行的稳定性,在一定程度上增加了冗余投资,为此提出基于离散粒子群算法的光伏微电网储能容量优化配置。通过蓄电池组与超级电容器的工程模型,获取光伏微电网储能装置的工作特性,以容量配比最优、投资成本最小为目标构建储能容量优化配置模型,并引入离散粒子群算法求解模型,获得最优储能容量配置结果。实例分析结果表明,对于蓄电池组与超级电容组成的储能装置,该方法在满足输出功率平衡的基础上,给出了一个最优容量配比和最强经济效益的容量优化配置方案。