适应新能源消纳的储能系统优化配置方法研究.pdf

适应新能源消纳的储能系统优化配置方法研究 摘 要 近年来，新能源发电设备的装机容量迅速增长。系统中的原有设备无法快速 适应新能源大规模并网所带来的波动，为保证电网稳定运行需要对新能源出力采 / 取一定的弃用手段。而储能系统能够根据电网需要呈现出正负不同的出力状态， 根据调度指令做出迅速的反应，实现削峰填谷的作用。利用储能系统的特性适应 新能源消纳不能单一考虑新能源的消纳效果，还要满足电网稳定运行等实际需求 考虑多方面优化因素。本文结合蒙东电网储能需求及配置关键技术研究项目，优 化了储能系统的配置方法，主要研究内容如下： （1）阐述了电网侧储能系统在缓解电网调峰压力、促进新能源消纳等方面 的意义，同时介绍了储能系统应用工程现状。 （2 ）整理蒙东电网实际数据，通过风速与风电出力特性关系、光照强度与 光伏出力特性关系，计算出风电和光伏的出力预测值。分析储能系统的组成部分 及其充放电特性进行研究，建立储能系统充放电计算模型。 （3 ）对多目标优化问题进行了介绍并建立多目标优化模型，其中考虑新能 源消纳量、储能系统全寿命周期运行成本以及节点电压偏差量等多个优化目标。 在MATLAB 平台上搭建多目标优化的仿真模型采用改进的多目标粒子群优化法 得到储能系统的优化配置方案的最优Pareto 解集。由信息熵方法进行决策确定储 能系统最终配置的方案。以蒙东地区通辽电网为实际算例，对比不同优化目标决 策下的储能系统配置方案及其效果，说明不同的储能配置方案，能够满足电网在 实际运行中的不同需求，达到适应新能源消纳的目的。 （4 ）建立双层决策优化模型，外层模型在多目标优化的基础上增加逐个储 能系统接入个数，内层模型采用引入混沌机制的量子粒子群优化各类机组出力。 对比不同优化场景下的优化效果，说明了本文确定的储能系统配置方案能够解决 蒙东地区通辽电网部分地区供电不足、新能源消纳受限等问题，提高电网运行的 稳定性，本文的配置方法可根据决策者的需求为其提供多种选择。 关键词：储能系统配置，新能源消纳，多目标优化，粒子群算法，双层决策 模型 I 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第一章 绪论 1 1.1 研究背景与意义 1 1.2 储能系统应用现状 1 1.3 适应新能源消纳的储能系统研究现状3 1.3.1 促进新能源消纳的辅助服务4 1.3.2 适应新能源消纳的储能系统优化配置 5 1.4 本文主要内容7 第二章 新能源出力以及储能系统模型9 2.1 引言9 2.2 新能源预测出力模型9 2.2.1 风电出力模型 9 2.2.2 风力发电出力特性 10 2.2.3 光伏发电的基本特性 11 2.2.4 光伏发电的出力特性 11 2.3 储能系统组成及计算模型 12 2.3.1 储能系统的组成及其成本构成 12 2.3.2 储能系统模型 14 2.4 本章小结 15 第三章 基于多目标粒子群算法的储能系统配置方法16 3.1 引言 16 3.2 多目标优化储能系统配置模型 16 3.2.1 多目标优化模型 16 3.2.2 模型约束条件 17 3.3 改进的多目标粒子群优化算法介绍 19 3.3.1 多目标粒子群优化算法 19 3.3.2 改进的多目标粒子群优化算法 19 3.3.3 帕累托解集2 1 3.4 模型求解方法2 1 3.4.1 多目标优化决策22 3.4.2 模型求解步骤22 3.5 算例分析24 3.5.1 实际算例基础数据24 3.5.2 仿真结果分析 31 3.6 本章小结36 第四章 基于双层决策模型优化的储能系统配置方法38 4.1 引言38 4