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碳中和目标下移动式储能系统关键技术

储能科学与技术 2022年第5期11卷 1523-1536页

作者：李建林张则栋李雅欣周毅岳云力储能技术工程研究中心(北方工业大学) 北京100144 国网冀北电力有限公司经济技术研究院北京100038

可再生能源规模化并网发电量将不断提高,因其出力间歇性导致的电网波动大、电能质量差以及电网灵活性调节能力差等问题是电力系统需要应对的重要挑战。移动式储能技术因具备灵活性强、响应速度快且覆盖范围广等优势而备受关注。为推动... 详细信息

可再生能源规模化并网发电量将不断提高,因其出力间歇性导致的电网波动大、电能质量差以及电网灵活性调节能力差等问题是电力系统需要应对的重要挑战。移动式储能技术因具备灵活性强、响应速度快且覆盖范围广等优势而备受关注。为推动移动式储能技术的示范应用,本文首先对双碳目标下移动式储能技术的相关政策及示范工程进行梳理分析。然后对其应急应用、容量配置及网储协调等关键技术进行研究,深入分析了目前其研究现状以及应用的技术难点,以期为后续移动式储能技术的多场景应用提供借鉴;更进一步基于应用场景特点和需求分析建立移动式储能技术指标体系,并遵循移动储能协同平台建设原则,构建基于事件和电力区域特色的移动储能系统集群动态博弈调整方法。最后,结合双碳目标以及新型电力系统需求对移动式储能系统技术应用进行总结和展望。

关键词：移动式储能系统示范工程技术指标智能分派调度技术场景应用

考虑移动式储能的综合能源系统冰灾后抢修与调度协同优化

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 10-16,56页

作者：孙亮孙萌萌赵海猛孙艳学东北电力大学电气工程学院吉林吉林132000 国网东北分部绿源水力发电公司云峰发电厂吉林通化134299

冰灾易造成大规模停电事故,此时综合能源系统中的热电耦合设备可协调电出力和热出力,降低损失。根据典型的气象数据模拟冰灾故障场景,建立除冰抢修、综合能源系统与移动式储能系统双层协同优化调度模型,以减少冰灾带来的不利影响。上层... 详细信息

冰灾易造成大规模停电事故,此时综合能源系统中的热电耦合设备可协调电出力和热出力,降低损失。根据典型的气象数据模拟冰灾故障场景,建立除冰抢修、综合能源系统与移动式储能系统双层协同优化调度模型,以减少冰灾带来的不利影响。上层优化模型为保障综合能源系统的电网快速恢复供电的除冰抢修调度模型,下层优化模型为综合能源系统与移动式储能系统调度模型,上层的各故障线路除冰抢修进度与下层的各节点实时切负荷情况相互传递、交互优化,保障在短时间内抢修更多的故障线路的同时恢复更多的用电负荷,并充分利用热电联产机组灵活的热电比以优化综合能源系统调度,有效减少系统整体经济损失。另外,下层优化模型依据故障后综合能源系统的切负荷情况调度移动式储能系统,进一步减少系统切负荷损失,同时可提高综合能源系统韧性。通过算例仿真验证所提方法的有效性。

关键词：冰灾除冰抢修综合能源系统移动式储能系统协同优化

计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1764-1776,I0008页

作者：汪涛武传涛随权陈岑马云聪林湘宁李正天魏繁荣强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶... 详细信息

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶段求解故障维修计划及网络重构问题,第二阶段解决移动式储能系统参与下的灾后配电网源荷协同调度问题。其次,构建移动式储能系统与维修人员的调度模型,量化分析移动式储能系统时空转移模型及能量模型,同时基于维修人员的时空转移特性,建立故障维修及网络重构模型。在此基础上,以恢复运行成本最小化为目标,分别采用离散鲁棒与连续鲁棒处理故障维修时间与新能源出力的不确定性,构建灾后配电网综合调度模型。最后,采用改进IEEE 33节点配电网进行仿真测试。结果表明,所提调度策略能够显著降低负荷失电率,减少停电损失。此外,两阶段算法在显著提升求解速度的同时能够保证求解精度,具有可行性和合理性。

关键词：配电网故障维修网络重构移动式储能系统两阶段求解鲁棒优化

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考虑网架动态恢复与灵活资源支持的综合能源系统灾后双层优化调度策略

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电力系统及其自动化学报 2024年第7期36卷 67-77页

作者：徐望胜随权曹善康林湘宁李振兴三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 郑州大学电气与信息工程学院郑州450052 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

为提高极端事件后配电网的负荷恢复率,提出一种考虑网架动态恢复与灵活资源支持的电-气综合能源系统灾后双层优化调度策略。首先,构建双层优化调度框架,上层优化解决故障抢修与网络重构问题,下层优化解决移动式储能与燃气轮机动态调度... 详细信息

为提高极端事件后配电网的负荷恢复率,提出一种考虑网架动态恢复与灵活资源支持的电-气综合能源系统灾后双层优化调度策略。首先,构建双层优化调度框架,上层优化解决故障抢修与网络重构问题,下层优化解决移动式储能与燃气轮机动态调度问题。其次,根据双层优化框架搭建抢修人员的时空转移模型,进而建立故障抢修及网络重构模型,同时量化分析了移动式储能时空转移及能量模型,并通过双层优化求解方法对模型进行求解。最后,仿真结果验证了所提策略的可行性与优越性。

关键词：电-气综合能源系统故障抢修移动式储能系统双层优化调度

考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 62-72页

作者：王育飞李可铭薛花于艾清米阳上海电力大学电气工程学院上海市200090 国网上海市电力公司金山供电公司上海市201500

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能... 详细信息

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能调度过程的影响,建立多源协同孤岛运行模型;然后,根据所建模型的特点以及决策需求,基于两阶段优化框架制定孤岛运行决策流程,确保失电孤岛区域与含本地电源区域负荷恢复的协调进行;最后,采用IEEE 33节点配电网与29节点交通路网相耦合的算例进行分析,验证所提策略的有效性。结果表明,所提孤岛运行策略可以充分发挥各电源在配电网灾后恢复时的协同能力,实现了有限电能的最优分配和转移,有效提升了配电网灾后恢复效果。

关键词：有源配电网移动式储能系统调度路-电耦合多源协同孤岛运行两阶段优化

基于增强烟花算法的移动式储能削峰填谷优化调度

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电力系统自动化 2021年第5期45卷 48-56页

作者：王育飞郑云平薛花米阳上海电力大学电气工程学院上海市200090

移动式储能技术的发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。基于移动式储能系统提供充放电服务的时空灵活性,提出一种综合考虑削峰填谷可靠性与经济性的双层优化调度方法。首先,建立移动式储能削峰填谷双层优化调度模型,上层... 详细信息

移动式储能技术的发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。基于移动式储能系统提供充放电服务的时空灵活性,提出一种综合考虑削峰填谷可靠性与经济性的双层优化调度方法。首先,建立移动式储能削峰填谷双层优化调度模型,上层以等效负荷标准差最小和净收益最高为优化目标,旨在减小负荷峰谷差,同时实现价格套利;下层以网损最小为优化目标,确定移动式储能最优调度策略。然后,开发适用于移动式储能削峰填谷优化调度的求解算法,针对下层模型的高维非线性特性,提出一种柯西变异与高斯变异相结合的改进增强烟花算法。最后,结合IEEE 33节点配电系统和某地区实测负荷数据进行仿真分析,结果验证了所提模型与求解算法的有效性和可行性。

关键词：移动式储能系统削峰填谷双层优化增强烟花算法调度策略

考虑韧性的电热综合能源系统冰灾后优化调度研究

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考虑韧性的电热综合能源系统冰灾后优化调度研究

作者：孙萌萌东北电力大学

学位级别：硕士

随着极端天气的不断增加,频繁发生的冰灾导致电网线路和设备损坏,甚至造成大面积停电事故。综合能源系统(Integrated Energy System,IES)不仅可以通过多种能源联供的方式实现能源的梯级利用以提高能效,IES中具有灵活热电比的热电耦合设... 详细信息

随着极端天气的不断增加,频繁发生的冰灾导致电网线路和设备损坏,甚至造成大面积停电事故。综合能源系统(Integrated Energy System,IES)不仅可以通过多种能源联供的方式实现能源的梯级利用以提高能效,IES中具有灵活热电比的热电耦合设备还可以协调电、热出力,大大减少电网经济损失。快速的除冰抢修是减少冰灾损失最直接的措施,但只考虑除冰抢修调度不能保证系统经济与稳定的运行,需根据实时负荷分布、电网线路状态协同优化除冰抢修调度、IES调度,以减少冰灾对电网造成的不利影响。另外,移动式储能系统具有较高的灵活性,在冰灾后调度移动式储能保障用能需求,可进一步减少冰灾发生后的切负荷损失。本研究建立考虑韧性的除冰抢修、IES、移动式储能系统双层优化调度模型,使IES更有效的应对冰冻灾害,主要内容包括:首先,IES内分布式能源的组成具有多样性,对IES模型中各单元进行详细数学建模分析。典型的冰灾场景模型是优化调度的关键,因此详细分析冰灾形成的原因以及覆冰的分类,并通过对比选择合适的覆冰生长模型分析冰灾的增长情况,建立覆冰风险与等级评定模型,以及建立各线路故障率模型,为量化故障造成的后果作理论基础。其次,建立双层优化调度模型,上层为以尽快恢复IES中电网供电为目标的除冰抢修调度,下层包含以经济性为主要目标的IES和移动式储能系统调度,将两层优化过程基于彼此信息相互交流,不仅遵循抢修时间最短原则,更能在较大程度上减少切负荷损失,保障系统的经济性、可靠性。结果表明,本文建立的双层优化调度模型比除冰抢修调度、IES调度、移动式储能系统各自制定调度策略效果好得多,既能保障优先抢修切负荷严重的故障线路,又能减少大部分切负荷经济损失。最后,建立考虑韧性的除冰抢修、IES与移动式储能系统双层优化调度模型。可根据覆冰风险评估与等级评定结果从经济性和可靠性两方面出发,建立抵御力和恢复力两方面韧性评估关键指标,建立计及柔性负荷作用考虑韧性的除冰抢修、IES与移动式储能系统双层优化调度模型,减少冰灾造成的系统经济损失,提高IES对冰灾的抵御能力。结果表明,考虑韧性指标的双层优化调度模型能够更好的抵御冰灾且完成抢修工作更加迅速,柔性负荷的主动响应可以进一步减少切负荷经济损失。

关键词：冰灾除冰抢修综合能源系统移动式储能系统韧性双层优化

用于削峰填谷的移动式储能容量配置与调度策略研究

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用于削峰填谷的移动式储能容量配置与调度策略研究

作者：郑云平上海电力大学

学位级别：硕士

城市负荷尖峰以及分布式电源渗透率持续攀升,有源配电网存在峰谷差进一步增大的风险。移动式储能系统具备时间-空间灵活性,其发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。移动式储能容量配置影响其投资经济性,调度策略的优劣影响... 详细信息

城市负荷尖峰以及分布式电源渗透率持续攀升,有源配电网存在峰谷差进一步增大的风险。移动式储能系统具备时间-空间灵活性,其发展与应用为配电网削峰填谷提供了新的思路与方法。移动式储能容量配置影响其投资经济性,调度策略的优劣影响其运行经济性与供电可靠性。因此,研究移动式储能参与有源配电网削峰填谷的容量配置与调度问题是移动式储能商业化应用的关键。本文主要研究成果包括:（1）提出一种用于削峰填谷的移动式储能容量配置方法。该方法考虑移动式储能的初始投资成本、日常运维成本、峰谷电价套利收益、延迟电网升级收益及储能系统回收残值,以移动式储能的净成本最小为目标,建立移动式储能削峰填谷容量优化配置模型;基于k-means聚类算法对光伏、风机出力数据进行划分,构造组合典型日场景,并采用混沌粒子群算法对所提模型进行求解。（2）在容量已配置的基础上,基于移动式储能系统的四象限输出能力,考虑有功参与削峰填谷和无功参与电压调节,提出一种基于电压灵敏度分析的有源配电网移动式储能优化调度方法。首先,针对移动式储能出力与接入位置之间的耦合影响,推导定有功功率下满足仿射关系的无功电压修正灵敏度;其次,考虑不同网络结构下不同节点电压的调整需求,提出一种动态无功电压修正灵敏度计算方法,旨在确定移动式储能的时序最优接入方案。随后,构建充分考虑运行经济性与可靠性的移动式储能双层优化调度模型,并采用增强烟花算法对所提模型进行求解。最后,以IEEE33节点配电系统为例,采用增强烟花算法对所提模型进行求解,结果表明所提方法能够在保证移动式储能具备较好经济效益的同时,有效减小负荷峰谷差以及提升配电系统的整体电压水平。（3）基于多应用场景下的移动式储能系统,提出一种综合考虑削峰填谷可靠性与经济性的双层优化调度方法。首先,建立移动式储能削峰填谷双层优化调度模型,上层以等效负荷标准差最小和净收益最高为优化目标,旨在减小负荷峰谷差,同时实现价格套利;下层以网损最小为优化目标,确定移动式储能最优调度策略。然后,开发适用于移动式储能削峰填谷优化调度的求解算法,针对下层模型的高维非线性特性,提出一种柯西变异与高斯变异相结合的改进增强烟花算法。最后,结合IEEE 33节点配电系统和某地区实测负荷数据进行仿真分析,结果验证了所提模型与求解算法的有效性和可行性。

关键词：有源配电网移动式储能系统削峰填谷容量配置优化调度

移动储能系统设计开发及参与配电网扰动平抑策略研究

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移动储能系统设计开发及参与配电网扰动平抑策略研究

作者：赵越燕山大学

学位级别：硕士

新能源出力的随机波动性引起配电网严重的功率扰动,不但影响配电网自身的电能质量,而且大量扰动传导至主电网将增加主电网的运行压力。移动储能系统可灵活改善电网用能分布,平抑新能源和负荷波动,有效提高电力系统的新能源消纳能力。本... 详细信息

新能源出力的随机波动性引起配电网严重的功率扰动,不但影响配电网自身的电能质量,而且大量扰动传导至主电网将增加主电网的运行压力。移动储能系统可灵活改善电网用能分布,平抑新能源和负荷波动,有效提高电力系统的新能源消纳能力。本文结合作者工作实践,以秦皇岛某10k V开闭所新建工程项目为依托,设计开发了一套配电网移动式储能系统,将储能模块、功率转换模块、控制模块等部件以集装箱的形式配置于重型卡车,实现移动储能;基于配电网自律管控思想,研究了利用移动储能系统与配网可控资源平抑区域功率扰动的自律运行策略。首先,根据开闭所两处重要负荷,计算出了储能电源的容量需求,选取了磷酸铁锂电池作为储能元件,并完成了储能系统主电路、储能充放电电路、系统配套电路的设计分析及系统布局规划,并对系统在并网和离网两种工作模式下的充放电工作模式进行了模拟。研究了一种通过电池充电时的荷电状态变化、容量变化、开路电压的实时数据来估算电池健康状态的方法。同时,讨论了储能系统在应急供电、削峰填谷两种典型的运行工况下的运行策略,以提高电能利用效率,并提高配电网末端供电能力。然后,阐述了配电网自律运行调控模式,分别从短、中及长时间尺度建立描述配电网区域自律运行指标及相关计算方法;在此基础上,以配电网自律运行指标为判据,给出短时间尺度储能站功率扰动的平抑策略及基于储能、需求侧响应和网络重构手段的中、长时间尺度配电网自律运行策略。为合理调节储能站荷电状态,建立了改善荷电状态的区域储能系统修正策略。最后,以河北省某区域配电网为算例进行仿真分析,验证了该方法的有效性及合理性。

关键词：配电网移动式储能系统自律运行新能源消纳