平抑风电波动的电-氢混合储能容量优化配置(Matlab代码实现)

简介: 平抑风电波动的电-氢混合储能容量优化配置(Matlab代码实现)

💥1 概述

文献来源:

摘要:针对电-氢混合系统协同平抑接入新型电力系统的新能源波动问题,提出考虑碱性电解槽运行特性的电-氢混合储能容量优化配置方案。首先基于经验模态分解,将原始风电功率信号分解为符合波动量限值的直接并网分量和混合储能功率任务;在综合考虑电化学储能和氢储能介质充放电功率约束和存储状态约束的基础上,制定计及碱性电解槽运行特性的混合储能能量管理策略。基于此策略,以综合成本最小为目标,建立用于平抑风电波动的电-氢混合储能容量配置模型,并通过实际数据进行计算分析,算例结果表明,所提策略下的容量配置方案,在满足平抑需求的前提下,可以有效提高系统经济性。


关键词:


氢储能;混合储能;波动平抑;能量管理策略;


在“双碳”目标的驱动下,构建以新能源为主体的新型电力系统是未来发展的趋势,但新能源的波动性和反调峰特性[1]等对电能质量、电力调峰以及系统安全稳定性产生负面影响。氢储能作为一种新型储能技术,兼具低碳清洁、能量密度高、存储时间长等优势[2],被认为是极具潜力的大容量储能。现代电力系统对储能装置的容量、功率、响应速度以及成本等方面都提出了更高的要求,单一储能技术无法同时满足电力系统的各项要求。而由不同储能技术组合而成的混合储能系统 (Hybrid Energy Storage System,HESS)可以做到各储能特性互补,弥补单一储能的缺陷,提高系统的整体性能[3],改善风电光伏出力波动性。文献[4]提出 HESS 协调平抑光伏并网功率波动策略,为电池储能配置超级电容(Super Capacitor,SC)来减少其循环充放电的次数。文献[5]提出使用超导磁储能和蓄电池储能组成的 HESS 来改善风电波动性,并设计了一种分层控制策略,可以维持蓄电池荷电状态(State of Charge, SOC)处于较好水平,避免过充过放现象发生,为补偿风电功率波动留有足够的容量空间。文献[6]由提出通过绝热压缩空气储能和飞轮储能系统应分别应对风电低频分量和高频分量,以缓解风电波动,增强风电渗透率。文献[7]构建电池和氢储能组成的


混合储能系统,利用电池来抑制光伏和负载功率的短期波动,电池 SOC 达到 99.5%时,控制算法将多余的富余功率转移到电解槽中。文献[8]提出了一种氢-超导磁储能混合储能系统协调控制策 略,该策略不仅解决了风机低电压穿越和风电功率波动两个问题,还明显降低了超导磁储能的性 能要求和投资成本。文献[9]构建了包含 SC 和氢储能的混合储能系统,并结合混合储能的各自特 性,提出变系数指数平滑算法的 HESS 控制策略。文献[10]针对电-氢混合储能型多微网系统,提出了考虑储能系统荷电状态以及微网内外母线的供需平衡的运行控制策略。文献[11]为了解决仅考 虑微电网经济性的容量配置结果对于平抑母线波动和电压波动的不足,提出了计及微电网经济性 和稳定性的电氢耦合混合储能的微网容量配置方案。文献[12]将电化学储能作为短时储能,氢储能作为长时储能,综合两种储能的工作特性,提出了计及电氢 HESS 效率特性的经济下垂控制策 略。文献[13]提出了一种包含 SC、蓄电池及氢储能的混合储能系统,经验证可以实现微电网直流 母线电压支撑及并网功率的平抑。


1.1 电-氢混合储能系统架构

针对风电大规模并网带来的波动问题,提出电-氢 HESS 协调运行框架,如图 1 所示。

1.2 基于 EMD 的风电功率分配策略

📚2 运行结果

2.1 基本数据可视化


2.2 Kmeans聚类得到 8 个风电出力场景

放大图:

2.3 不同波动量限值下并网功率与平抑功率的对比

2.4 高波动需要储能平抑的功率和低波动直接并网功率


2.5 平抑前后的风电并网功率波动效果

1)0基准线+超级电容平抑+不丢弃正向波动 (丢弃正向波动)

2)变量基准线+超级电容平抑+不丢弃正向波动(丢弃正向波动)

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。


[1]袁铁江,郭建华,杨紫娟等.平抑风电波动的电-氢混合储能容量优化配置[J/OL].中国电机工程学报:1-10[2023-05-17].https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.222572.

🌈4 Matlab代码、数据、文章讲解

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