容量配置

以铜铁为主的传统电网转变为半导体为主要载体的新型电网，电力系统发生根本性变化。电力电子的复杂控制特性给系统稳定分析与控制带来挑战，传统方法和技术适应性存疑

储能系统和光伏发电相结合的统筹规划能够提高系统的光伏自我消纳能力,增强可协调性和灵活性,提升经济效益,具备广阔的发展前景,光伏发电和储能设备容量合理配置与运行的重要性日益显现。建立电池储能的容量和功率配置的线性规划模型,将电池容量、功率及系统全年电池充放电功率、购电售电功率等参数进行统一优化计算,得出经济效益最优化的电池充放电策略及电池容量和功率配置结果。以某工业园区为研究对象,提出获得最佳经济效益的储能电池规划方案,以内部收益率、光伏自我消纳率等指标为参考,研究光伏上网价格、储能电池成本、电池寿命和折现率等因素对电池储能容量配置和经济效益的变化规律,以及电池储能在系统中发挥的作用。

园区综合能源系统通过整合多种能源设备为用户提供可靠的能量供应，但设备的变工况特性给容量配置的合理性及调度方案的准确性带来了严峻挑战。为此，提出了一种考虑变工况特性的综合能源系统容量与调度双层优化方法。首先，采用改进的核密度估计法构建更准确的能源供需场景。其次，基于极致梯度提升算法，建立设备效率修正模型以表征设备的变工况特性，并考虑温度对设备寿命的影响，将老化成本纳入目标函数进行优化。然后，提出最优负载率跟踪策略，通过解耦调度过程中输出、效率和负载率三者的关系，主动调节能量转换设备的输出比例，实现系统的柔性供能。最后，通过仿真结果表明，所提方法考虑了设备的变工况特性，不仅提高了设备模型的准确度，还增强了配置方案的科学性和调度方案的经济性。

为有效提高风电入网的经济性和可行性，文中提出一种考虑风电典型场景概率的电热混合储能优化配置方案。首先通过场景分析，利用K-means聚类法将大量风机历史出力数据简化为6个典型出力场景，确定各场景发生的概率，其中聚类数目由肘部曲线法和Dunn指数法综合确定；其次提出电热混合储能系统控制策略，建立适用于多场景的风储联合系统模型；最后，以经济性成本最低与弃风量最小为目标，建立包含电、热负荷综合响应的容量配置优化模型，并将场景概率以权值的形式加入到目标函数中，采用粒子群算法求解模型。通过仿真分析和与其他储能配置场景对比，发现所提配置策略能够提高风电利用率约16.12%，同时减少系统综合成本约43.76%，验证了所提策略的合理性和有效性。

电-氢能源系统（IEHS）的合理规划对能源结构转型具有重要意义，充分利用氢储能的可移动特性可降低IEHS综合成本，提出一种考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统规划策略。首先，将氢能系统拆分为多个氢能子系统（HES），建立多个HES之间的气氢拖车交通运输及储运成本模型；其次，基于电力-交通网架结构与新能源分布情况提出配电网集群划分方法；最后，根据集群划分结果，建立HES双层选址定容模型，该模型以IEHS年综合成本最低为目标，分层解决单个集群内HES的容量配置问题、各集群内部HES选址定容及气氢拖车配置问题。结果表明：提出的策略可以减小氢能储运压力、降低IEHS综合成本，提升风、光消纳水平，加快系统潮流计算迭代收敛速度。

电化学储能(electrochemical energy storage, EES)内部的多种功能性老化行为是影响EES规划决策以及经济性评估的重要因素。针对独立运营模式下EES同时参与电能量和调频市场的容量配置问题，首先提出计及功能性衰减的EES两阶段容量优化配置决策模型。第一阶段模型以EES期望寿命周期内收益最大化为目标进行EES容量优化配置；第二阶段模型考虑EES寿命和功能性老化行为约束，以日运行利润最大化为目标优化各运行年内EES运营决策。然后采用多参数规划理论方法对两阶段模型进行联合优化求解，以获得独立运营模式下EES的配置容量及其期望寿命。最后通过算例仿真分析了EES的功能性老化行为对其经济寿命及容量配置的影响，验证了所提模型和方法的有效性。

在清洁能源发展迅速的大环境下，风电出力的随机性和波动性会对电力系统的稳定造成影响，因此对风电波动平抑是当前清洁能源发展的一个基础性问题。提出一种基于改进后的北方苍鹰算法（sine-cosine northern goshawk optimization，SCNGO）优化变分模态分解（VMD）参数平抑风电波动的混合储能容量配置策略，对风电功率进行参数优化的VMD过后利用皮尔逊相关性分析判断强弱相关分界点，经过2次分配后得到并网功率与混合储能功率；对混合储能功率进行基于t检验分频算法的功率分配，得到蓄电池/超级电容的容量配置。基于此策略，以储能元件年综合成本作为模型，结合算例进行经济性评估并对并网功率进行波动量分析及改进北方苍鹰算法的优越性分析。结果表明：基于SCNGO-VMD的储能容量配置策略能有效平抑风电波动，平抑后的并网功率1 min、10 min的最大波动量仅为国家要求的18.2%、45.52%，相应的储能配置成本为传统配置策略中的最低值。其配置的混合储能容量更具经济性，验证了改进的北方苍鹰算法在迭代速度与精度上均优于传统的智能优化算法。

随着技术性能提升和成本降低，构网型储能集中并网规模不断扩大，其对系统短路电流的影响不容忽视。基于构网型储能的机电暂态仿真模型，分析不同限幅策略下设备的短路电流幅相特性，并通过算例仿真不同储能接入规模、过流能力、并网电压等级及运行工况下近区母线短路电流的变化情况，从多个角度揭示储能并网对近区母线短路电流的影响规律，量化构网型储能对并网母线短路电流的贡献幅值，并针对考虑短路电流提升效果的构网型储能容量配置及布点提出相关建议。

高比例新能源的接入使新型电力系统的净功率波动以及低惯量特性不断增强，给系统频率调节与稳定带来更大挑战。针对日益提升的调频需求，提出一种电网储能死区优化调频控制策略。首先，构建了含储能调频死区的电网频率响应模型，分析了随着新能源渗透率的提升系统频率的变化特性，并阐述了传统死区的不足之处。其次，提出一种基于调频阶段分区的死区优化设置方法，根据频率当前变化状态，设定不同的死区响应模式。基于描述函数法定量分析了死区非线性环节对系统稳定性的影响，给出了考虑死区影响的储能调频下垂系数的稳定边界。此外，提出了储能参与调频的容量配置方法。最后，搭建含新能源场站的区域电力系统模型，对比了不同死区设定下的系统调频动态特性。结果表明，所提新型死区设定方法可以有效改善电网的频率质量，减轻系统的调频负担，且所提死区设定方法不会增加储能的容量配置需求，具有一定的经济实用价值。