PDF《考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度》

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度 吴盛军,刘建坤,周前,汪成根,陈哲(国网江苏省电力有限公司电力科学研究院,江苏省南京市

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0 3 ) 摘要:提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法.

首先提出在多微网系 统建立公共储能电站, 并给出用户侧储能电站服务模式;

然后将储能电站服务应用到冷热电联供型 多微网系统优化调度, 通过协调微网与储能电站间的交互功率, 实现微网内冷热电负荷功率平衡和 运行经济成本最优;

最后以典型场景为例, 对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济 优化调度分析.结果表明, 所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充 放电灵活性, 实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的1

0 0%消纳, 并降低多微网系统的 运行成本. 关键词:储能电站服务;

冷热电联供;

优化调度;

负荷功率平衡;

可再生能源消纳;

多微网系统 收稿日期:

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修回日期:

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0 2. 上网日期:

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1 9. 国家电网公司总部科技项目 客户侧分布式储能柔性协调控 制与联合运行关键技术研究 .

0 引言 冷热电联供(combinedc o o l i n g , h e a t i n ga n d p o w e r , C CH P) 系统能够同时输出冷能、 热能和电能, 通过能量梯级利用, 一次能源利用率高达9 0%, 在国内外受到广泛关注[

1 - 2] .随着微网技术的发展, 同一配电区域内出现多个相邻的微网, 构成多微网 系统[

3 - 5] .C CH P型多微网系统接入储能电站后, 利 用储能的可充可放特性提高系统运行灵活性, 对含 C CH P的多微网系统内制冷、 制热、 发电设备的出力 产生影响, 因此考虑储能电站服务的 C CH P型多微 网系统优化经济调度值得深入研究. 目前对 C CH P 型微网优化调度已经开展了部 分研究[

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1 2 ] .文献[ 6] 在描述典型 C CH P 系统组成 和结构基础上, 设计了微网调度优化模型构架, 提出 C CH P型微网优化调度通用建模方法.文献[ 7] 提 出基于非合作博弈的 C CH P型微网优化调度模型, 建立能源网与用户的博弈模型, 验证该博弈纳什均 衡的存 在性.文献[8] 提出基于模型预测控制的CCH P型微网动态优化调度策略, 实时反馈校正冷 热电负荷和可再生能源出力预测偏差, 有效应对系 统不确定性对经济调度的影响.文献[ 9] 提出了一 种CCH P型微网的双层规划设计方法, 上层规划微 网设备类型和容量, 下层解决优化调度问题.文献 [

1 0 ] 将CCH P 型多微网和主动配电网作为两个不 同的利益主体, 采用分布式建模方法实现两个不同 利益主体的经济最优.文献[

1 1 ] 建立考虑多微网间 电能交互的 C CH P型多微网系统优化调度方法, 与 多微网独立运行模式相比, 所提优化模型可以降低 8.

9 2%的运行成本和4 8.

4 4%的C O

2 排放量.文献 [

1 2 ] 考虑动态电价机制下用电价格与市场需求间的 关系, 建立了基于 C CH P的多园区非合作博弈优化 模型, 各园区以日运行成本最小为目标与其他园区 共同参与博弈. 用户侧储能通常安装在用户内部, 利用峰谷电 价差, 帮助用户降低用电成本, 储存过剩的可再生能 源发电量[

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1 6 ] .当前储能投资成本较高, 限制了用 户侧储 能的发展与应用.为解决这一问题, 文献[14]提出一种基于储能设施共享的云储能构想, 分 析云储能的投资、 规划、 运行及服务定价等, 并展望 其未来发展.文献[

1 5] 引入云储能的概念, 分析其 运行机制和商业模式, 用户以低于实际储能建设成 本的价格购买一定容量的虚拟储能容量和功率, 满 足用户的储能需求.文献[

1 6 ] 提出云储能运营商的 模型预测控制运行决策方法, 仿真结果表明可在满 足用户需求的前提下降低云储能系统的运行成本. 目前储能共享模式的研究仍处于起步阶段, 现有研 究集中在运行机制和商业模式上, 没有对参与共享 储能系统的用户群经济成本和充放电行为进行深入 研究.因此本文提出公共用户侧储能电站服务模 式, 为用户提供储能电站服务, 以参与公共储能电站 服务的用户群为研究主体, 分析用户群的充放电行

0 1 第4 3卷第1 0期2019年5月2 5日Vol.43N o .

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1 h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m 为, 同时验证所提优化调度方法的经济性和有效性.

1 用户侧储能电站服务模式 目前国际上已有部分针对分布式储能的商业模 式应用, 如SENEC. I E S给用户提供一部分免费的 电能来获取用户电池的主动控制权, Am p a r d将用 户储能集合到能量管理系统中为电网提 供辅助服 务, P o w e rE d i s i o n面向公用事业公司创建了储能租 赁模式, 降低用户固定资产投资风险.以上储能商 业模式应用为用户侧储能共享提供了参考, 本文在 传统的微网运行模式下, 提出一种用户侧储能电站 服务模式, 同一配电区域内多个微网间建立大型公 共储能电站, 为多微网用户提供电能存取服务, 如图 1所示.公共储能电站通过大量用户用电行为的互 补性与大容量储能系统所产生的聚合效应, 采用统 一调度与运行维护方式, 以更小的成本为用户提供 满足需求的储能服务. 图1 含公共储能电站的多微网拓扑 F i g .

1 M u l t i - m i c r o g r i dt o p o l o g yw i t hp u b l i c e n e r g y s t o r a g e s t a t i o n 公共储能电站与各个微网间电能可以相互流 动, 当微网电能过剩时将多余电能输入储能电站存 储, 微网电能不足时储能电站 输出电能供给微网. 为方便结算, 每个微网与储能电站间安装电表, 微网 与储能电站间存取电能以购售电的形式进行结算, 微网以售电的形式向储能电站存储电能, 以购电的 形式从储能电站取回电能, 同时按传输电量向储能 电站支付服务费用. 储能电站的收益来自两部分: ①微网存储电能 到储能电站与微网从储能电站取回电能的结算价格 差;

②储能电站提供存储、 传输电能的线路、 测量表 计等的服务费, 按电能传输量进行收费.当多个微 网同时与储能电站发生存取电时, 储能电站先协调 各微网与储能电站的交互功率, 若多微网系统总体 呈现缺电, 则储能电站放电供给多微网系统电负荷 需求;

若总体呈现电能多余, 则储能电站充电存储多 微网系统多余电量;

若各微网与储能电站间总存电 和总取电功率相同时, 则储能电站不进行充放电.

2 C C H P型微网结构与数学模型 C CH P型微网主要包含分布式电源装置、 燃气 机组、 储能装置、 能量转换装置及各种类型负荷, 根 据微网的实际需求, C CH P 型微网的组成方式众多 且结构关系复杂[ 6] .本文采用文 献[11] 的CCH P 型微网, 如附录 A 图A1所示, 用户负荷分为冷负 荷、 热负荷和电负荷3种类型.该微网主要设备有: 燃气轮机、 燃气锅炉、 余热锅炉、 吸收式制冷机、 电制 冷机、 蒸汽热水........