并网风光发电中混合储能系统容量优化配置

合集下载

基于HOMER仿真的并网型微电网风光储优化配置研究

基于HOMER仿真的并网型微电网风光储优化配置研究

50 EPEM 2019.1电网运维Grid Operation

0󰀁引言

近年来,基于可再生能源的分布式发电

技术得到了越来越广泛的应用,但当

大量分布式电源接入电网时,可能造

成电网对其不可控和难以管理的局面,

进而引发诸如稳定性和电能质量等相关问题[1-2]。为

了有效解决电网与分布式电源之间的矛盾,充分发

挥分布式电源的优势,进一步提升电力系统的运行

性能,微电网应运而生。

微电网是指由多种分布式电源、储能系统、能量

转换装置、负荷及监控保护装置汇集而成的小型发配

电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的独

立自治系统[3-5]。微电网内部的分布式电源包括微型

燃气轮机、风/光等可再生能源,其内部的负荷既包

含电力负荷,也包含冷、热负荷。微电网正常情况下

工作在并网模式,通过公共连接点(PCC点)与主网

连接;当PCC点断开与主网联络时,微电网能够运

行在孤网模式下,持续对微电网内的重要负荷供电。

目前,国内外研究学者和工程技术人员从理论

层面、技术层面、实验平台和示范工程建设方面对

微电网开展了大量研究,取得了一定的成果,但是

针对微电网规划设计阶段的优化配置方面研究较少。

近年来,有文献通过HOMER软件对微电网优化配

置进行了研究[6-8],但大部分局限于某一类电源或者

给定储能容量等单一目标,且对于微电网的经济性

分析也较为简单。基于HOMER仿真的并网型微电网

风光储优化配置研究

中国能源建设集团安徽省电力设计院󰀁󰀁毛福斌󰀁󰀁陈晓峰󰀁󰀁屠勇󰀁󰀁李玉良󰀁󰀁孙健󰀁󰀁祝青

摘要:本文从电源出力的不确定性、负荷功率的随机性、储能系统容量大小和联络线交换功率限制等方面

分析影响微电网优化配置的因素,从而进一步确定微电网优化配置中可优化变量和约束条件。以具体案例

进行分析,通过HOMER软件仿真得到满足不同要求的微电网优化配置方案。

关键词:微电网;风光储;优化配置;HOMER仿真;经济性

本文针对并网型微电网中风电、光伏和储能

储能系统容量配置方法装置以及系统

储能系统容量配置方法装置以及系统

储能系统容量配置方法装置以及系统

引言:

随着可再生能源的快速发展和普及应用,以及电力系统的大规模集中化运行模式逐渐不适应电力市场需求,储能系统作为一种重要的电力调节工具被广泛关注和应用。储能系统容量配置是指根据电网的需求和特点,确定适当的储能系统容量,以满足电力系统的调频、削峰填谷和备用等功能。本文将重点介绍储能系统容量配置的方法、装置以及系统。

一、储能系统容量配置的方法:

(一)规则法:

规则法是根据电网负荷特点和储能系统技术参数,通过经验公式或规则进行配置的方法。以电力调频为例,常用的方法有根据调频容量系数和负荷率计算的静态法,以及根据负荷特点和调节时间计算的动态法。静态法常用于小规模储能系统,动态法常用于大规模储能系统。

(二)传输网模型法:

传输网模型法是将储能系统视为电力传输网的一部分,通过对电力系统进行模型仿真,研究传输网上的潮流、损耗、电压和频率等问题,从而确定储能系统的容量配置。该方法需充分考虑电力系统的稳定性和可靠性。

(三)优化方法:

优化方法是指利用数学优化理论和算法,通过建立数学模型,确定最优的储能系统容量配置。常用的优化方法包括线性规划、整数规划、动态规划、遗传算法等。该方法能够在考虑多个约束条件和优化目标的情况下,找到最佳的解决方案。 二、储能系统容量配置的装置:

(一)电池储能系统:

电池储能系统是一种基于化学反应原理的储能装置,常见的有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等。电池储能系统具有高能量密度、快速响应、可靠性高等优点,适用于电力调频、削峰填谷和备用等应用。

(二)机械储能系统:

机械储能系统是将电能转化为机械能,再通过机械装置将机械能转化为电能的储能装置,常见的有压缩空气储能系统、飞轮储能系统等。机械储能系统具有高效率、长寿命、低环境影响等优点,适用于削峰填谷和备用等应用。

(三)储热系统:

储热系统是将电能转化为热能,再通过热能转化装置将热能转化为电能的储能装置,常见的有水热蓄能、蓄冰系统等。储热系统具有高效率、低成本等优点,适用于削峰填谷和备用等应用。

独立光伏发电混合储能系统容量优化研究

独立光伏发电混合储能系统容量优化研究

第28卷第3期 2012年3月 电网与清洁能源 Power System and Clean Energy 童≤ l Clean Energy 

Vo1.28 No.3 Mar.2012 

文章编号:1674—3814(2012)03—0085—06 中图分类号:TM615 文献标志码:A 

独立光伏发电混合储能系统容量优化研究 

刘建涛-,张建成z,王珂-,姚建国1,杨胜春1 

(1.中国电力科学研究院,南京210003;2.华北电力大学电气与电子工程学院,保定071003) 

Capacity Optimization of Hybrid Energy Storage System in Independent PV 

System 

LIU Jian—tao ,ZHANG Jian—chen ̄,WANG Ke ,YAO Jian—guo ,YANG Sheng—chun (1.China Electric Power Research Institute,Naming 210003,Jiangsu,China;2.School of Electrical and Electronic Engineering, North China E1eetric Power University,Baoding 071003,Hebei,China) 

ABSTRACT:Accurate mathematical models of all sectors in the system are established,and the different characteristics of energy storage elements(super—capacitors and batteries)are considered.A capacity optimization method based on simplex is proposed considering the lowest cost of hybrid energy storage system as the optimization objective,and with the technical indicators of independent photovohaic power generation system as the constraints.And it is realized by programming proved by numerical example. KEY WORDS:photovohaic power generation;energy storage technology;super-capacitors;battery 摘要:准确建立系统中各环节数学模型,综合考虑不同储能 元件(超级电容器和蓄电池)的储能特性,以混合储能系统成 本最低为优化目标,以独立光伏发电系统各项运行技术指标 为约束条件,提出了一种基于单纯形法的容量优化配置方 法,并进行了编程实现和算例验证。 关键词:光伏发电;储能技术;超级电容器;蓄电池 

风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化

风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化

风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化

摘要:现在的风能和太阳能资源都比较丰富,为了使这些可再生能源在发电aa系统可以充分被利用,完美的风光互补建设,提高风光互补发电经济性、稳定性、可靠性,关于风光互补发电系统中混合储能单元的容量优化,我将简要的分析,供同业内人士参考。

关键词:风光互补发电系统;意义;结构;储能

1 前言

风力发电和光伏发电具有明显的间歇性和随机性,当网格尺寸比较大,会对电网的影响,储能技术可以改善风光储联合发电的稳定性和可靠性。

2 风光互补发电的意义

风光储联合发电系统的容量分配问题,是满足对负荷供电可靠性前提下,通过一定的约束条件,用人工智能算法,使光伏/风/存储容量组合的成本最低。在容量分配中,通常配置的风光比例是使风光联合出力,可能接近负荷曲线,从而减少电池的充放电次数和放电深度。在不同的期望负荷下,容量分配的结果不同。期望负荷和气象条件的变化使模型和算法的适应性较差。

风力发电和光伏发电具有随机性和间歇性,当并网规模较大,会对电网造成影响,利用储能技术在一定程度上可以提高风光储联合发电的稳定性和可靠性。但该储能装置成本相对较高,寿命相对较短,长期运行收益相对较低。在各种能源发电容量配比方面,国内外已经有了一些研究成果,如将社会利益最大化作为目标,采用嵌套式遗传算法对风电/抽水蓄能的最优匹配容量问题做分析;从微网经济运行的角度出发,提出基于蓄电池内部特性建模的蓄电池容量确定方法,探讨独立风光储微网系统蓄电池容量配置建议;提出超级电容器和蓄电池混合储能的能量管理策略,采用混沌优化、粒子群等人工智能算法求解储能容量的优化配置模型;考虑独立和并网两种模式对风/光/储容量进行最优配置。

3 基本结构

蓄电池和超级电容器通过半桥非隔离双向DC/DC变换器与直流母线连接。半桥式非隔离双向DC/DC变换器,所用器件少,成本较低,结构简单,运行稳定,易于控制。风光互补发电系统可分为控制环节、存储环节、能耗和发电环节。风力发电机产生的风能由一个不受控制的整流装置整流,然后由一个滤波装置过滤,再由DC/DC变换器控制,最后流入能量消耗和存储环节。为了避免目前的入侵,损坏光伏发电系统,它首先通过防反二极管,然后由DC / DC转换器控制,流向能量消耗和存储环节。

并网型风光储互补发电系统容量优化配置

并网型风光储互补发电系统容量优化配置

并网型风光储互补发电系统容量优化配置

随着可再生能源的快速发展,越来越多的风光储互补发电系统在全球范围内得到了推广应用。并网型风光储互补发电系统能够有效利用风力发电和光伏发电的优势,同时通过储能系统实现对电力的储存和调节,从而提高电力系统的稳定性和可靠性。在建设并网型风光储互补发电系统时,对系统的容量进行优化配置是十分关键的一步。

首先,优化配置并网型风光储互补发电系统的容量应从光伏发电和风力发电两个方面进行考虑。光伏发电系统的容量应根据当地的光照条件和太阳能资源进行确定,一般来说,在太阳能资源丰富的地区,光伏发电系统的装机容量可以适当提高;而在光照条件较差的地区,则需适当降低光伏发电系统的容量。

风力发电系统的容量则应根据当地的风力资源来确定。风力资源的评估需要考虑到年均风速、风向分布、风速变化等因素。根据当地的气象数据和风能资源评估报告,确定风力发电系统的容量。同时,还需要考虑到风力发电机组的性能特点和经济因素,选择合适的风力发电机组的数量和容量。

其次,优化配置风光储互补发电系统的储能容量也是至关重要的。储能系统的容量应根据风光发电系统的出力波动和电网负荷的变化情况进行确定。一方面,储能系统应能够承接风光发电系统的瞬时功率波动,保证电网的稳定运行;另一方面,储能系统还应能够满足电网负荷的调节需求,包括平峰填谷和调峰削峰等功能。

在优化配置风光储互补发电系统的储能容量时,需考虑到能量的平衡和经济性的因素。一般来说,系统的储能容量越大,可以实现的调节范围就越大,系统的柔性和稳定性就越强,但是相应的成本也会增加。因此,在确定储能容量时,需要综合考虑系统的运行需求和经济效益,并采用合适的经济评价指标进行分析和比较,找出最佳储能容量配置方案。

此外,还应考虑到与电网的互联方式和运行管理的要求。根据具体的运行管理要求,确定风光储互补发电系统与电网的并网方式,包括直接并网、容限并网和远程直流输电等方式。同时,还需考虑到系统的运行管理和控制要求,确保风光储互补发电系统的安全稳定运行。

风光储独立发电系统中储能单元容量配置及运行策略的研究

风光储独立发电系统中储能单元容量配置及运行策略的研究

风光储独立发电系统中储能单元容量配置及运行策略的研究

一、研究背景

二、风光储独立发电系统概述

三、储能单元容量配置方法

1. 需求侧管理法

2. 基于经济性的方法

3. 基于可靠性的方法

四、运行策略分析

1. 能量管理策略

2. 功率管理策略

五、案例分析与结果讨论

六、结论与展望

一、研究背景

随着全球经济和人口的不断增长,对能源的需求也越来越高。同时,环境问题也日益突出,传统化石能源已经无法满足人们对环境友好和可持续性的要求。因此,新能源的开发和利用成为了当前的主流趋势。

风力发电和光伏发电是新能源中比较成熟的两种形式,在全球范围内得到了广泛应用。但是由于天气等自然因素影响,风力发电和光伏发电存在间歇性和波动性,难以满足实际需求。因此,储能技术成为了解决这一问题的重要手段。

二、风光储独立发电系统概述

风光储独立发电系统是指由风力发电和光伏发电组成的独立发电系统,通过储能单元实现对能量的存储和调节。其基本组成包括风力发电机、光伏发电机、逆变器、储能单元等。

在风光储独立发电系统中,储能单元起到了至关重要的作用。其容量配置和运行策略直接影响着整个系统的性能和经济效益。

三、储能单元容量配置方法

1. 需求侧管理法

需求侧管理法是指根据用户的需求来确定储能单元的容量。具体方法是通过分析用户用电负荷曲线来确定最大负荷和最小负荷,并计算出所需的最小和最大容量,从而确定合适的容量范围。

2. 基于经济性的方法

基于经济性的方法是指根据投资成本和运行成本来确定储能单元的容量。具体方法是通过计算不同容量下的总投资成本和运行成本,并综合考虑两者之间的平衡关系,从而确定最优容量。

3. 基于可靠性的方法

基于可靠性的方法是指根据系统的可靠性要求来确定储能单元的容量。具体方法是通过分析系统的可靠性需求和储能单元的贡献度,从而确定最小容量。

四、运行策略分析

1. 能量管理策略

微电网中混合储能系统的容量优化配置

微电网中混合储能系统的容量优化配置

摘要:近年来,可再生能源如光伏、风电等在分布式微电网中渗透率不断增加,但绝大部分可再生能源都易受天气、温度和湿度等环境因素影响,导致其能量供应具有波动性、随机性和不可预测性的特点。因此,可再生能源在接入微电网时,会出现其发电功率与负荷需求不匹配的现象,造成微电网无法安全稳定运行。本文对微电网中混合储能系统的容量优化配置进行分析,以供参考。

关键词:微电网;混合储能;容量优化

引言

在微电网系统中,风、光等分布式能源存在着随机与不可控性,因此,为了保证微电网中的储能负荷和用电量匹配,储能装置也必须进行合理的配置。这样能在改善系统稳定性的同时提高系统中电能的供需平衡度。但因为各种储能单元价格有差异且储能效果不同,在选择储能装置的时候,应在保证储能容量的最优配置下,获得最高的经济效益。混合储能系统不仅能有效解决微电网中自调节能力差、体积小、电压骤降或跌落等问题,而且能提高用电可靠性。

1混合储能系统控制策略

混合储能系统的基本控制思想是将储能系统需补偿的直流微网内不平衡功率按照频率高低进行分解。其中,低频段的平均功率波动幅值小,但持续时间长,需补偿的能量大,因此适合电池这类能量型储能器件补偿;高频段的瞬时功率波动幅值大,但持续时间短,往往是毫秒级,因而需要超级电容这类功率型器件进行平抑。由此可知,合理的功率分解策略是混合储能系统控制的关。1)混合储能系统动态响应提升方法,混合储能系统控制方法的基本思想是将不平衡功率进行高低频分解,由电池平抑低频段功率分量,超级电容平滑高频段功率波动。但是,该基本控制方法未考虑因电池、电池控制器以及双向DC/DC变换器较慢的动态响应而引起的电池储能系统电流跟踪误差,从而导致混合储能系统整体响应偏慢,微电网运行稳定性下降的问题。因此,如何提高混合储能系统的动态响应速度,成为了混合储能系统控制方法研究中的一个重点。2)预测控制法,前馈控制是在扰动发生之后被控变量未改变之前,根据其作用的大小进行控制用以补偿扰动作用对被控量的影响。将功率前馈控制引入混合储能系统,基于传统一阶分频控制,在超级电容控制回路增加功率前馈补偿项,充分利用超级电容快速充放电的特性,以补偿直流母线的电压扰动量。基于动态演化控制的混合储能系统控制方法。该方法在保留电流补偿回路的基础上增加了母线电压预测环节,并由动态演化控制进行调节。该方法不仅提升了直流母线电压的恢复速度,还减小了电压纹波。

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略

平抑风电波动的混合储能容量配置及控制策略

摘要:构建新型电力系统是实现“双碳”目标的必由之路,已上升为国家发展战略。风能以清洁、高效、无污染等特点成为近年新能源发展的热点。风电装机规模的持续增长在带来巨大经济效益和环境效益的同时,也给电网带来了巨大的挑战。风力发电具有较强的波动性、间歇性和随机性,其对电网可靠运行、经济运行造成的不利影响也日趋严重。

关键词:混合储能系统;风电功率波动;容量配置

1电解制氢-超级电容混合储能系统功率选择与容量配置

将储能系统直接接在“源侧”,即在风电并网前对风电功率波动进行平抑,从而使风电场输出功率满足相关规定,减小风电波动对电网造成的不利影响。本文采用电解制氢-超级电容混合储能系统平抑风电波动。能量型储能元件电解槽主要用于吸收低频功率。功率型储能元件超级电容承担吸收高频功率和向电网释放功率的任务。

1.1混合储能系统额定功率选择

本文从储能系统的经济性以及最大限度满足平抑波动需求2个角度出发,制定了混合储能系统额定功率的配置原则。首先对混合储能系统输出功率Ps(t)进行概率统计,并对其进行正态分布拟合,得到拟合曲线的均值μ和σ标准差,则输出功率Ps(t)为

式中:Ps(t)为t时刻混合储能系统输出功率,其正值代表储能系统充电,负值代表储能系统放电;Pw(t)为t时刻风电原始出力;Pg-ref(t)为在满足风电场输出功率波动量标准的前提下,经过自适应滑动平均滤波(moving average

filter,MAF)算法得到的t时刻的并网功率参考值。

不同置信水平下储能系统的额定输出功率PN(p)为

式中:p为置信水平;zp为不同置信水平p对应的z分位数。

波动平抑效果和储能系统容量呈线性关系,即储能容量越大波动平抑效果越好。两者之间存在“转折点”,当储能系统的功率大于转折点对应的功率后,波动平抑效果开始趋于平缓。若继续增大储能系统容量,波动平抑效果基本不变,但系统经济性大幅度降低。因此,本文将转折点对应的功率配置为额定功率,实现在满足系统要求的前提下尽量减少储能功率配置的目标。本文通过并网功率波动率δ(t)来衡量安装混合储能系统后风电波动的平抑效果,并网功率波动率为

微电网中混合储能系统的容量优化配置包烨玮

微电网中混合储能系统的容量优化配置 包烨玮

发布时间:2021-06-01T12:09:57.887Z 来源:《基层建设》2021年第3期 作者: 包烨玮

[导读] 摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,微电网建设越来越多。

西北水利水电工程有限责任公司 陕西西安 710100

摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,微电网建设越来越多。混合储能系统能够较好应对微电网系统中能源分布的随机性和不可控制性,因而能够更好地保证复杂的微电网稳定且持续地运行。为进一步优化混合储能系统,从节约能源和节约经济的角度来看,仍需

要对微电网中混合储能系统的容量进行进一步的优化配置,从而达到更佳的效果。

关键词:微电网;混合储能系统;容量优化配置

引言

电力系统的故障不可避免地导致巨大的经济损失和人员伤亡。不可再生能源的逐渐枯竭正在挑战传统电网和发电系统中不可再生能源的状况。由于太阳能发电的性质,它具有清洁污染、无面积限制和简单的定期维护的优点。与风能和生物能等可再生能源相比,总体发展

优势更明显。为了有效抑制由太阳能和负载突然变化引起的功率波动,并保持微电网系统的稳定性。

1光伏微电网系统结构

太阳能的输出在不同程度上受各种因素(如光)的影响。为了解决由负载波动引起的功率不平衡和低频质量问题,我们可以安装适合整个太阳能系统的储能系统。如果系统由单个储能元件组成,则当将太阳能微电网系统的储能系统连接到电网时,很少会出现一系列问

题。在构建混合储能系统的过程中,为了获得更好的效果,本章选择了电池和超级电容器的数学模型,最后,实现了混合储能系统的构

建。例如,太阳能发电系统、混合能源存储系统等。所有组件均起作用。根据电压水平的实际要求,合理使用升压转换器可以顺利连接直

流母线和太阳能电池。

2容量优化配置应考虑因素

(1)经济因素。不同种类储能系统的性能具有明显差别,且经济性也具有很大不同,因此在进行混合储能系统的容量配置时,不仅要考虑各储能系统的性能问题,也应考虑不同储能系统的经济性问题。其中,铅酸蓄电池的功率成本约为4000~1万元/kW,能量成本为1500

风光储微电网储能系统容量优化配置

风光储微电网储能系统容量优化配置

摘要:随着新能源的快速发展,微电网系统在城市、乡村等不同场景中得到广泛应用。然而,由于风力、光照等自然因素的影响,新能源的不稳定性给微电网的可靠性和稳定性带来了很大挑战。为了提高微电网系统的可靠性和稳定性,储能系统成为微电网中不可或缺的一部分。在储能系统中,储能容量的配置是一个重要的问题。本文针对风光储微电网,通过分析储能系统的工作原理,提出一种储能容量优化配置方案,以提高微电网系统的稳定性和可靠性。期望本文的研究能为相关人员提供借鉴参考。

关键词:微电网;储能系统;储能容量;

引言:储能技术作为能源转型的关键领域,受到了越来越多的关注。与传统的电网相比,微电网系统具有更高的可靠性和更低的传输损耗。储能系统作为微电网中的一部分,能够有效地解决新能源的不稳定性问题,提高微电网系统的可靠性和稳定性。储能系统的有效运行和优化配置是实现清洁能源高效利用和应对电力需求波动的重要手段。此外,储能系统的容量大小直接影响着微电网系统的性能,因此,储能容量的优化配置是提高微电网系统性能的重要问题。

一、储能系统的工作原理

储能系统是指将能量从一个时间段转移到另一个时间段的设备,可以对电网的电能进行储存和释放。在微电网中,储能系统可以根据负荷需求进行充放电,以保证微电网系统的稳定性和可靠性。

储能系统的工作原理主要分为两种情况:一种是储能系统的充电状态,另一种是储能系统的放电状态。当储能系统处于充电状态时,可以通过外部能源输入将能量储存到电池中,以满足后续储存能量或者供电。当外部能源充足时,储能系统会尽可能地进行充电以提高电池的电量,以应对突发负荷需求或者新能源不稳定性的影响。储能系统的充电过程需要考虑外部能源的供给能力以及电池的电量限制,避免充电过程中电池的过度充电或者过度放电。当储能系统处于放电状态时,可以通过向微电网系统供电或者对负载进行供能。在微电网系统中,当新能源的产生不足或者负载需求增加时,储能系统可以通过放电来弥补能量缺口,保证微电网系统的稳定性和可靠性。储能系统的放电过程需要考虑电池的电量限制以及负载需求,以避免放电过程中电池的过度放电或者过度充电。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档