微电网中混合储能系统的容量优化配置
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微电网混合储能系统功率分配策略及容量优化配置研究微电网(Microgrid)是指由分布式电源(Distributed Generation,DG)、储能设备、电力负载以及能量管理系统组成的一种小型电力系统。
与传统的中心供电系统相比,微电网可以实现可持续、高效的能源供应,提高电力系统的可靠性和能源利用率。
混合储能系统是微电网的重要组成部分,它由不同类型的储能设备构成,包括电池、超级电容、氢燃料电池等。
混合储能系统能够充分利用不同储能设备的优势,提高能源利用效率,实现电力系统的平稳运行。
在微电网中,储能设备的功率分配策略及容量的优化配置是提高系统性能和经济性的关键问题。
功率分配策略决定了不同储能设备之间的能量调度方式,直接影响到系统的能源利用效率和供电可靠性。
容量的优化配置则是指选取适当的储能设备容量,使得微电网在满足电力需求的同时,尽量减少设备成本和能量损失。
因此,对于微电网混合储能系统的功率分配策略和容量优化配置进行研究具有重要意义。
首先,针对微电网混合储能系统的功率分配策略,可以采用基于规则的优化方法。
根据电力负载的变化情况,制定不同的优化规则,以实现储能设备之间的能量平衡。
例如,在电力负载高峰期,可以优先利用具有高功率输出能力的设备进行供电,如电池或超级电容;而在电力负载较低的时候,可以利用低功率输出的设备进行充电,以提高能源利用效率。
此外,还可以通过优化算法,如遗传算法或模拟退火算法等,对不同储能设备的功率分配进行优化,以进一步提高系统性能和能源利用效率。
其次,对于微电网混合储能系统的容量优化配置,可以通过经验模型或优化算法进行研究。
首先,可以根据历史数据和电力负载的需求预测,确定系统的功率和能量储备需求。
然后,利用经验模型或优化算法确定不同储能设备的最佳容量配置,以满足电力需求,并使系统的总成本最小化。
在容量优化配置过程中,需要考虑不同储能设备之间的互补性和协同性,以实现最优的电力供应和能源利用。
可再生能源系统中混合储能电源容量配置的优化方法
混合储能电源容量配置的优化方法可以从以下几个方面考虑:
1.考虑可再生能源的特性:混合储能电源容量配置的首要考虑因素是
可再生能源的特性,包括其不确定性、波动性和季节性等。
根据可再生能
源的不同特性,可以选择不同类型和规模的储能技术进行容量配置,如电
池储能、储水泵储能和氢储能等。
2.基于优化算法:优化方法可以通过最小化系统成本或最大化系统效
率来确定最佳的混合储能电源容量配置。
常用的优化算法包括线性规划、
混合整数规划、遗传算法和粒子群算法等。
这些算法可以考虑多个决策变量,如储能容量、可再生能源发电容量和负荷需求等,以实现最佳配置。
3.基于性能指标:可再生能源系统的性能指标可以用于评估和优化混
合储能电源容量配置的效果。
例如,储能系统的响应时间、储能效率和储
能损耗等指标可以用于评估系统的性能,并作为优化目标进行混合储能电
源容量配置。
4.考虑经济性和可行性:混合储能电源容量配置的优化方法还应考虑
经济性和可行性的因素。
优化方法可以通过考虑能源价格、储能成本和运
营维护成本等因素来实现经济性的配置。
同时,还应考虑混合储能电源的
可行性,包括技术可行性、环境可行性和社会可行性等。
综上所述,混合储能电源容量配置的优化方法应从可再生能源的特性、优化算法、性能指标和经济可行性等方面考虑,以实现可再生能源系统的
高效运行。
此外,还需要充分考虑系统的可靠性和可持续性等因素,以促
进可再生能源系统的可持续发展。
大型风电场用储能装置容量的优化配置一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的大力发展,风电作为一种可再生、无污染、储量丰富的能源形式,正受到世界各国的广泛关注和重视。
大型风电场的建设和运营对于减少温室气体排放、改善能源结构、促进经济社会可持续发展具有重要意义。
然而,风电的间歇性和随机性给电力系统的稳定运行带来了挑战。
为了解决这个问题,储能装置在风电场中的应用逐渐成为一种有效的解决方案。
储能装置可以在风电大发时吸收多余的电能,在风电出力不足时释放电能,从而平滑风电出力波动,提高电力系统的稳定性。
本文旨在研究大型风电场中储能装置容量的优化配置问题。
我们将对储能装置在风电场中的应用现状进行综述,分析储能装置的种类、特性和优缺点。
我们将探讨储能装置容量的优化配置方法,包括容量规划、运行策略、经济性分析等方面。
在此基础上,我们将建立一个数学模型,用于评估不同配置方案下的储能装置性能和经济性。
我们将通过案例分析,验证所提优化配置方法的有效性和实用性,为大型风电场储能装置的配置和运营提供理论支持和实践指导。
本文的研究不仅有助于推动储能技术在风电领域的应用和发展,也有助于提高电力系统的稳定性和经济性,促进清洁能源的可持续利用和发展。
二、风电场储能技术概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展,风电作为一种清洁、可再生的能源形式,已在全球范围内得到了广泛的应用。
然而,风电的间歇性和随机性给电力系统的稳定运行带来了挑战。
为了解决这个问题,风电场储能技术应运而生,成为提高风电并网性能、保障电力系统稳定的重要手段。
风电场储能技术主要包括电池储能、超级电容储能、飞轮储能等多种类型。
其中,电池储能技术因其能量密度高、技术成熟、维护方便等优点,在风电场储能领域占据了主导地位。
电池储能系统通过在风电大发时充电,风电出力小时放电,实现对风电出力的平滑和稳定,有效提高了风电的并网性能和利用率。
超级电容储能和飞轮储能等新型储能技术也在风电场储能领域得到了应用。
微电网混合储能系统控制策略研究及其应用摘要:微电网是一种新型的电力系统,能够有效地利用分布式可再生能源,提高电能质量和供电可靠性。
混合储能系统是微电网中的重要组成部分,能够平衡微电网中的功率波动,提高系统的稳定性和经济性。
本文综述了目前微电网混合储能系统的控制策略,分析了其优缺点,指出了面临的挑战和可能的解决方案。
同时,本文介绍了几个典型的微电网混合储能系统的实际应用案例,总结了应用中遇到的问题和解决方案。
最后,本文对微电网混合储能系统的发展前景进行了展望。
关键词:微电网;混合储能;控制策略;应用一、微电网混合储能系统的控制策略(一)现有的控制策略概述微电网混合储能系统通常由不同类型的储能装置组成,如蓄电池、超级电容器、飞轮等。
不同类型的储能装置具有不同的特性,如能量密度、功率密度、寿命、效率等。
因此,如何有效地协调和控制各种储能装置,使其发挥各自的优势,是微电网混合储能系统的关键问题。
目前,微电网混合储能系统的控制策略主要有以下几种:1.基于滤波器的控制策略利用滤波器将微电网中的功率分解为不同频率成分,然后根据不同类型的储能装置的特性,将不同频率成分分配给相应的储能装置。
例如,将低频成分分配给蓄电池,将高频成分分配给超级电容器。
这种控制策略简单易实现,但是需要考虑滤波器的参数设计和调节。
2.基于优化算法的控制策略利用优化算法来求解微电网混合储能系统的最优功率分配问题,以达到某种目标函数的最优值。
例如,最小化运行成本、最大化寿命、最小化损耗等。
这种控制策略可以考虑多种约束条件和目标函数,但是需要较高的计算复杂度和实时性。
3.基于模糊逻辑或神经网络的控制策略利用模糊逻辑或神经网络来建立微电网混合储能系统的非线性模型,并根据模型输出来调节各种储能装置的功率。
这种控制策略可以适应复杂和不确定的环境,但是需要较多的训练数据和学习过程。
(二)控制策略的优点和缺点表1列出了上述三种控制策略的优点和缺点。
(三)面临的挑战和可能的解决方案微电网混合储能系统的控制策略还面临着以下几个方面的挑战:1.微电网混合储能系统的建模问题微电网混合储能系统涉及多种储能装置和多种运行模式,其系统模型具有高度的非线性、时变性和不确定性,难以用传统的数学方法进行精确建模。
电池使用寿命的混合储能系统容量优化模型一、概述随着能源危机和环境问题日益凸显,可再生能源的大规模利用和储能技术的发展已成为全球范围内的研究热点。
电池储能系统作为其中的重要组成部分,具有响应速度快、布置灵活、清洁无污染等优势,因此在微电网、分布式能源系统以及电动汽车等领域得到了广泛应用。
电池储能系统的经济性和技术性能往往受到其使用寿命的制约,如何在保证系统性能的同时延长电池寿命,成为当前研究的关键问题。
混合储能系统,即将不同类型的储能技术(如电池储能、超级电容储能、飞轮储能等)进行优化组合,以充分利用各种储能技术的优势,提高系统的整体性能。
这种系统不仅可以满足能量和功率的双重需求,还能在一定程度上缓解电池储能系统的压力,从而延长电池的使用寿命。
本文旨在研究混合储能系统的容量优化模型,以提高电池的使用寿命。
我们将对混合储能系统的基本结构和运行原理进行介绍,明确容量优化问题的目标和约束条件。
我们将分析影响电池使用寿命的主要因素,并在此基础上建立混合储能系统的容量优化模型。
该模型将综合考虑能量需求、功率需求、电池性能以及经济成本等多个因素,以实现电池使用寿命的最大化和系统性能的最优化。
我们将通过算例分析和仿真验证,对所提出的容量优化模型的有效性和可行性进行验证。
本文的研究将为混合储能系统的设计和优化提供理论支持和实践指导,有助于推动可再生能源的大规模利用和储能技术的发展。
同时,通过延长电池的使用寿命,也可以为节能减排、保护环境做出积极贡献。
1. 混合储能系统的背景和意义随着全球能源结构的转变和可再生能源的广泛应用,储能系统的重要性日益凸显。
储能系统能够解决可再生能源发电的间歇性和不稳定性问题,提高电力系统的稳定性和可靠性。
在众多储能技术中,电池储能和超级电容储能是两种具有代表性的技术。
这两种技术各有优缺点,单独使用时难以完全满足实际应用需求。
混合储能系统应运而生,通过将电池和超级电容两种储能技术结合,旨在充分发挥各自的优势,弥补彼此的不足,从而实现储能系统的整体性能优化。
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P s(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P s(t)为式中:P s(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;P w(t)为t时刻风电原始出力;P g-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P N(p)为式中:p为置信水平;z p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。
基于改进粒子群算法的混合储能系统容量优化杨国华;朱向芬;马玉娟;韩世军;王金梅;王鹏珍【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2015(052)023【摘要】为了调高风光互补发电储能系统的经济性,减少其运行费用,研究风光互补发电储能系统的容量优化配置模型,探讨粒子群算法的改进及混合储能容量优化方法.首先通过对全生命周期费用静态模型的介绍,利用蓄电池和超级电容器作为风光互补系统混合储能装置,以其全生命周期费用最小为目标,以系统的缺电率等运行指标为约束条件,建立了一种混合储能系统容量优化配置模型,其次,通过优化不对称加速因子进而改进了粒子群算法,最后利用算例在Matlab中进行了仿真与求解,结果表明,该方法不仅优化了蓄电池的工作状态,降低了储能系统的全生命周期费用,而且加快了收敛速度.【总页数】6页(P1-5,10)【作者】杨国华;朱向芬;马玉娟;韩世军;王金梅;王鹏珍【作者单位】宁夏大学电气工程与自动化系,银川750021;宁夏沙漠信息智能感知自治区重点实验室,银川750021;宁夏大学电气工程与自动化系,银川750021;宁夏大学电气工程与自动化系,银川750021;国网吴忠供电公司,宁夏吴忠756200;宁夏大学电气工程与自动化系,银川750021;宁夏大学电气工程与自动化系,银川750021【正文语种】中文【中图分类】TM743【相关文献】1.基于改进粒子群算法的风光蓄互补发电系统容量优化 [J], 唐浩;杨国华;王鹏珍;李瑞;张丽娜;王金梅2.基于改进NSGA2算法的混合储能系统容量优化配置 [J], 杨建波;郑文迪;汪波3.基于改进PSO算法的石油钻机微电网混合储能系统容量优化 [J], 杨新华; 王鹏霄; 张振中4.基于改进粒子群算法的城轨交通超级电容储能系统容量优化配置研究 [J], 刘红兵; 郭辉5.基于改进型凸优化算法的有轨电车混合储能系统容量配置帕累托解集 [J], 安星锟;杨中平;王玙;林飞;周宏达因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
混合储能在微电网系统中的应用张继红;王澎续;杨培宏【摘要】介绍了混合储能的工作原理及作用,设计了相关充放电拓扑结构.针对微电网运行时惯性不足、容易产生电压频率波动及单一储能存在的严重缺陷等问题,提出了基于蓄电池与超级电容混合储能的分层平抑功率波动方案及相关控制策略.该策略采用自适应协调下垂控制方法,在优化储能容量配比的基础上进行功率波动抑制,有效发挥了两类储能的互补优势,同时满足了能量密度与功率密度的要求,保证了电能质量.利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真,证实了控制策略的可行性.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】5页(P335-339)【关键词】微电网;混合储能系统;平抑功率波动;电能质量【作者】张继红;王澎续;杨培宏【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TM712以化石燃料为基础的传统工业曾为人类发展做出了巨大贡献,但同时也带来了难以修复的环境污染及能源危机问题。
近年来,随着世界各国节能减排意识的增强,以太阳能、风能等分布式、可再生能源的利用和研究成为人们关注的焦点。
为提高可再生能源利用效率,减小分布式电源接入对大电网的冲击,微电网的提出为高渗透率的可再生能源发电提供了可能[1-5]。
微电网能够充分整合太阳能、风能资源并通过一定的技术手段为其并网接入提供了保障。
另外,储能系统的设置可以有效抑制分布式发电过程功率波动问题,对于保证微电网稳定、可靠运行发挥了至关重要的作用。
文献[6-8]针对单一储能设备的拓扑结构进行了深入研究,其中,抽水储能是利用电网低谷时的剩余电力将水从低水库抽到高水库,在用电高峰时借助回流水力推动水轮发电机进行发电,主要用于电力调峰和备用中,但缺陷在于选址困难、投资大、周期长及损耗高等。
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。
考虑碳排放的综合能源系统储能优化配置研究摘要:在二氧化碳排放峰值和碳中和的战略目标下,整合各种异质能源、减少碳排放成为综合能源系统发展的重要课题。
储能系统是综合能源系统的重要组成部分,其系统的优化配置需要考虑碳排放因素的各种影响。
本文主要研究综合能源系统的框架,并对碳排放下的储能优化配置措施进行了分析和研究。
合理配置储电蓄热设备可以提高综合能源系统的运行经济性,也可以减少因能源供应不足而导致的缺电、缺热问题。
当电能储存系统盈利时,用户会在一定程度上增加系统的碳排放量,提出了优化混合储能设施配置以减少综合能源系统碳排放的建议。
关键词:碳排放;综合能源系统;储能优化;配置引言实现低碳发展,电力产业碳排放已成为节能减排的主力军。
多能互补、能源梯级利用的综合能源系统是能源产业低碳转型的重要解决方案。
自我国综合能源系统纳入“十三五”规划以来,一批综合能源示范项目证实了综合能源系统在节能减排方面的潜力。
基于此,本文讨论了具有碳排放的综合能源系统储能优化配置措施。
1综合能源系统框架IES拥有多种能量转换设备,功能互补为其灵活运行创造了有利条件。
综合能源运营商作为管理者,协调系统内所有设备的运行,做出合理的规划和运营决策。
将综合能源系统设置为包括运营商和负载聚合器。
由于上层操作者和下层智能用户群属于不同的利益相关者,所以采用双层优化来分配储氢容量。
上层运营商作为综合能源系统的管理者,包含热电联产、燃气锅炉、电热储能设备,可以与用户端进行电热交易。
此外,为了提高综合能源系统的灵活性,上位操作员配备了氢能储存设备,在新能源充足时,通过电解槽产生氢气并储存。
当新能源不能满足负荷时,通过能量转换释放能量来满足不足。
较低负载聚合器聚合许多不同类型的用户。
用户侧包括电负荷和热负荷,每个用户包含光伏和电加热设备。
将向运营商的购电价格设定为低于电网的分时电价。
当上层运营商能量充足时,下层用户会选择先向运营商购电;同时,当下层用户的光伏输出大于用电负荷时,用户不仅可以通过电加热设备将电能转化为热能满足自身的用热需求,还可以将多余的光伏卖给运营商。
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。
微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法随着能源结构和需求的多样化,微电网技术在电力系统中的地位逐渐提升。
微电网能够整合可再生能源资源,提高能源利用效率,降低能源损耗,具备良好的经济和社会效益。
然而,微电网的运行和管理面临着诸多挑战,其中最核心的问题是如何实现经济、安全、可靠的调度。
因此,本文提出一种微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法,旨在解决现有问题,提高微电网的运行效率和管理水平。
当前,微电网的经济调度主要集中在优化算法和模型的应用上。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等,这些算法能够在一定程度上解决调度问题。
然而,由于微电网的复杂性和不确定性,现有方法存在以下问题:(1)缺乏对不确定性的鲁棒性处理,导致在面临负荷波动和新能源不确定性时,调度结果可能偏离最优解;(2)优化过程中忽略微电网的安全运行要求,可能导致调度策略存在安全隐患;(3)缺乏对多目标、多约束条件的综合考虑,使得调度策略难以实现真正的优化。
针对以上问题,本文提出一种微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法,旨在提高微电网的经济性、安全性和鲁棒性。
本文提出的微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法,分为两个阶段进行。
第一阶段为鲁棒优化阶段,主要考虑负荷波动和新能配电网在电力系统中扮演着至关重要的角色,其稳定性、安全性和经济性对整个电网的运行有着深远的影响。
然而,随着能源结构的多元化和负荷的多样化,配电网面临着越来越多的挑战。
因此,针对配电网的优化调度问题进行研究具有重要的现实意义。
在国内外学者的研究中,配电网博弈优化调度主要涉及博弈理论、优化算法和仿真实验等方面的内容。
其中,博弈理论主要应用于配电网中的利益冲突和决策问题;优化算法则可应用于求解配电网中的各种优化问题,如机组组合、负荷预测等;仿真实验则可以通过模拟配电网的实际运行情况,为优化算法提供可靠的验证平台。
多微电网租赁共享储能是指将多个微电网通过租赁的方式实现共享储能设备的资源优化配置。
光储直流微电网混合储能协调控制策略研究光储直流微电网混合储能协调控制策略研究随着可再生能源的快速发展,光储直流微电网作为新型能源系统受到了广泛的关注。
光储直流微电网由光伏发电、储能系统以及各种负载组成。
然而,这种能源系统存在着能量产生与消耗的不平衡问题。
为了解决这一问题,混合储能协调控制策略被提出并得到了广泛研究。
混合储能协调控制策略是指将不同类型的储能系统结合起来,通过相互协调工作,实现光伏发电能量的高效利用。
常见的储能系统包括电池储能系统和超级电容储能系统。
电池储能系统具有高能量密度和长周期的特点,能够满足电网对能量的长期需求。
而超级电容储能系统则具有高功率密度和快速响应的特点,能够满足电网对能量的短期需求。
混合储能协调控制策略的基本原理是通过控制储能系统的充电和放电操作,使得系统中的能量在高峰和低谷时段得到合理分配。
具体而言,当光伏发电能量高于负载需求时,储能系统会进行充电操作,将多余的能量储存起来;而当光伏发电能量低于负载需求时,储能系统会进行放电操作,将储存的能量释放出来以满足负载需求。
在混合储能协调控制策略的具体实施中,需要考虑到充放电的控制策略。
充电策略主要包括最大功率点跟踪、电流限制和电压限制等,以确保储能系统能够在最大功率输出的情况下进行充电。
放电策略主要包括负载优先、电流平衡和电压平衡等,以确保储能系统能够在负载需求变化时,快速响应并提供稳定的输出。
为了验证混合储能协调控制策略的有效性,我们进行了一系列的实验。
实验结果表明,与单一储能系统相比,混合储能系统能够更好地平衡能量供需关系,提高光伏发电能量的利用效率。
同时,混合储能系统能够更好地应对负载需求的瞬时变化,减少因能量不足而导致的负荷故障。
然而,混合储能协调控制策略也存在一些挑战。
首先,不同类型的储能系统之间存在着能量转换的损耗。
其次,混合储能系统的控制算法需要根据实际情况进行优化设计,以提高系统的整体性能。
最后,混合储能系统需要考虑到储能系统的维护和运行成本,以实现长期的经济可行性。
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。
2微电网的混合储能系统
适于应用在微电网中的储能装置的适配参数如下:(1)电化学储能系统:
铅酸蓄电池,综合效率75%~85%,寿命5~10年,循环次数500~1500次,能量
密度35~50Wh/kg,功率密度75~300W/kg,响应时间为100ms级;锂离子电池,综合效率90%~95%,寿命5~15年,循环次数1000~4000次,能量密度460~600Wh/kg,功率密度200~300W/kg,响应时间为100ms级;全钒液流电池,综合
效率40%~70%,寿命10~20年,循环次数5000~10000次,能量密度80~
130Wh/kg,功率密度50~140W/kg,响应时间为100ms级;钠硫电池,综合效率80%~85%,寿命10~15年,循环次数2500~6000次,能量密度150~240Wh/kg,功率密度90~230W/kg,响应时间为100ms级;镍氢电池,综合效率80%~85%,
寿命10~15年,循环次数大于2500次,能量密度100~120Wh/kg,功率密度150~200W/kg,响应时间为100ms级;(2)电磁储能系统:超级电容,综合效
率90%~95%,寿命大于20年,循环次数100万次,能量密度小于10Wh/kg,功
率密度100~1万W/kg,响应时间为10ms级;超导储能,综合效率90%~95%,
寿命大于20年,循环次数大于10万次,能量密度1~10Wh/kg,响应时间为1ms 级;飞轮储能,综合效率70%~90%,寿命20年,循环次数大于100000次,能量
密度40~230Wh/kg,功率密度大于5000W/kg,响应时间为10ms级。
3容量优化配置应考虑因素
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,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1500~2500/kWh;锂电子
电池的功率成本为8400~28000/kW,能量成本为2500~3000/kWh;全钒液流电
池的功率成本为9000~15000元/kW,能量成本为2200~3700元/kWh;钠硫电池
的功率成本为1万~2万元/kW,能量成本为3300元/kWh;镍氢电池的功率成本
为5万元/kW,能量成本为3300元/kWh;超级电容的功率成本为1000~2000/kW,能量成本为40万~100万元/kWh;超导储能的功率成本为1500~3500元/kW,能
量成本为550万~600万元/kWh;飞轮储能的功率成本为1000~4200元/kW,能
量成本为42万~70万元/kWh。
由此可见,储能系统的功率成本和能量成本之间
有显著差异,因此在组合选择的过程中,容量配置的经济性问题是需要考虑的主
要问题之一。
4混合储能DVR运行模式分析
4.1储能系统初始化充电模式
DVR系统初始化时,若光照充足,则由光伏系统向储能单元充电。
蓄电池成
本较高,充电环境不佳会缩短蓄电池寿命,为抑制光伏系统输出电流波动对蓄电
池的冲击,光伏系统首先向超级电容器充电,当超级电容器的端电压上升到蓄电
池额定端电压时,蓄电池开始接受充电电流。
若光照不足,则由配电网通过整流
装置向储能系统充电。
充电完毕后蓄电池与超级电容器并联开关K7断开。
4.2电网电压正常时DVR工作模式
微电网中的分布式电源按照并网方式可分为逆变型电源、同步机型电源和异
步机型电源,大部分微电网的电源是基于电力电子技术的逆变型分布式电源,如
光伏发电系统、燃料电池等类型的电源[16]。
而有源电能质量治理装置如DVR正
好与逆变型DG的变流器拓扑一致。
当配电网和微电网电压未发生电压暂降,即
在电网电压处于正常状态下时,传统DVR处于待机状态,这造成了设备利用率低
下的问题。
电压正常时,DVR不发挥动态电压补偿功能。
如果光照充足,满足负
载要求,则DVR所接的光伏可配合微电网为负载供电。
将配电网与微电网连接开
关K1断开,接地开关K3闭合,此时微电网中的各逆变型分布式电源,连同作为
微电源的DVR系统,进入孤网运行状态。
此时光伏电池一方面给储能单元充电,
另一方面通过斩波器、逆变器和滤波器将电能输送给负荷。
结束语
对微电网和超级电容器的输出功率做出建模,为了能让一次投资成本最小,
保证微电网供电经济性,确定了其各个方面的约束函数,为了能够解决这些问题,用粒子群算法进行求解,并对算法进行了改进,算法经过改进之后,局部搜索能
力提高,从而避免了算法出现早熟。
参考文献
[1]石肖.风光储直流微电网中混合储能系统容量配置研究[D].湖北工业大
学,2019.
[2]李斐.微电网中混合储能系统的功率分配和容量配置研究[D].湖南大
学,2018.
[3]冯小珊.混合储能多目标组合优化配置研究[D].上海交通大学,2017.
[4]伦振坚,微电网中电池储能系统的容量优化配置方法研究[J].南方能源建设,2017,2(S1):5-9.。