高比例可再生能源电网中多类型储能系统的大规模优化配置方法研究

本文针对高比例可再生能源(RE)并网带来的电网稳定性挑战，提出了一种集成电化学储能(ESS)、氢能(H2)和抽水蓄能(PU)的多类型储能系统大规模优化配置框架。通过构建技术特异性运行模型，采用二阶锥松弛(SOCP)方法将非凸规划问题转化为可求解的凸优化问题，在改进的IEEE 30节点系统中验证了该方法能显著降低运行成本和可再生能源弃电率。

　　

Highlight

电化学储能模型

该模型展示了电化学储能系统充放电机制：

SOC_i,t+1 = SOC_i,t + (P_cha,i,tη_cha - P_dis,i,t/η_dis)Δt

SOC_min ≤ SOC_i,t+1 ≤ SOC_max

SOC_i,1 = SOC_i,T

0 ≤ P_cha,i,t ≤ I_cha,i,tP_BS,i,rate

0 ≤ P_dis,i,t ≤ I_dis,i,tP_BS,i,rate

I_cha,i,t + I_dis,i,t ≤ 1

其中η_cha和η_dis分别表示充放电效率，SOC_i,t表示电化学储能单元i在时间t的储能容量。

目标函数

考虑以年度系统成本最小化为目标的多类型ESS规划配置模型：

min F = C_I + C_p + C_OM

其中F表示系统年度运行成本，C_I表示各类ESS的年安装费用，C_p表示年发电量...

解决方法

规划模型中变量的存在使其成为非凸非线性问题。本文采用变量替换和大M法将模型中的非凸约束转化为凸约束[25]。与潮流、运行安全和储能相关的约束重新表述为：

‖(2P_ij,t 2Q_ij,t l_ij,t-u_i,t)^T‖₂ ≤ l_ij,t + u_i,t

{

u_i,t - u_j,t - 2L + Z_ij²l_ij,t ≥ -M(1-a_ij,t)

u_i,t - u_j,t - 2L + Z_ij²l_ij,t ≤ M(1-a_ij,t)

L = R_ijP_ij,t + X_ijQ_ij,t

}

系统描述与设置

本节采用可再生能源渗透率高的改进IEEE 30节点输电网验证所提方法的有效性。原始IEEE 30节点系统包含30个节点和41条支路。增强型网络明确包含三种发电来源...

结论

本文提出了一种新颖的综合框架，用于高比例可再生能源输电网中多类型ESS的大规模配置，包括电化学储能、氢能存储和抽水蓄能。首先实现了每种存储技术的详细集成运行模型...