Muhtasari Sehemu kubwa ya uzalishaji wa umeme wa photovoltaic itakuwa na athari mbaya juu ya utulivu wa mfumo wa nguvu, na hifadhi ya nishati inachukuliwa kuwa mojawapo ya njia bora za kuondoa madhara haya. Karatasi hii inachanganua ushawishi wa uzalishaji wa nishati ya photovoltaic kwenye mfumo wa nguvu kutoka kwa mtazamo wa mtiririko wa nishati, na kisha kuchanganua athari za hifadhi ya nishati katika kuzuia ushawishi. Kwanza, modeli ya usambazaji wa uwezekano na modeli ya uhifadhi wa nishati ya vifaa katika mfumo wa nguvu huletwa, na njia ya sampuli ya hypercube ya Kilatini na njia ya kuhalalisha ya mlolongo wa gram-Schmidt huletwa. Pili, muundo wa uboreshaji wa malengo mengi ulianzishwa, ambao ulizingatia gharama ya mfumo wa kuhifadhi nishati, uwezekano wa kikomo wa mtiririko wa nguvu wa tawi na upotezaji wa mtandao wa gridi ya umeme. Suluhisho mojawapo la kazi ya lengo lilipatikana kwa algorithm ya maumbile. Hatimaye, uigaji unafanywa katika mfumo wa mtihani wa nodi wa IEEE24 ili kuchanganua ushawishi wa uwezo tofauti wa ufikiaji wa photovoltaic na eneo la ufikiaji kwenye mfumo wa nguvu na athari za hifadhi ya nishati kwenye mfumo wa nguvu, na usanidi bora zaidi wa hifadhi ya nishati inayolingana na uwezo tofauti wa photovoltaic. hupatikana.

Maneno muhimu kizazi cha nguvu cha photovoltaic; Mfumo wa uhifadhi wa nishati; Usanidi ulioboreshwa; Uwezekano wa mtiririko wa nguvu; Algorithm ya maumbile (ga)

Uzalishaji wa umeme wa photovoltaic una faida za ulinzi wa mazingira wa kijani na unaoweza kufanywa upya, na inachukuliwa kuwa mojawapo ya nishati inayoweza kufanywa upya. Kufikia mwaka wa 2020, uwezo wa jumla uliowekwa wa China wa uzalishaji wa umeme wa photovoltaic umefikia kw milioni 253. Muda na kutokuwa na uhakika wa nishati ya PV kwa kiasi kikubwa huathiri mfumo wa nishati, ikiwa ni pamoja na masuala ya kunyoa kilele, uthabiti na kutupa mwanga, na gridi ya taifa inahitaji kuchukua hatua rahisi zaidi ili kukabiliana na masuala haya. Hifadhi ya nishati inachukuliwa kuwa njia bora ya kutatua matatizo haya. Utumiaji wa mfumo wa uhifadhi wa nishati huleta suluhisho mpya kwa muunganisho wa gridi ya picha ya voltaic kwa kiwango kikubwa.

At present, there are many researches on photovoltaic power generation, energy storage system and probability power flow at home and abroad. A large number of literature studies show that energy storage can improve the utilization rate of photovoltaic and solve the stability of photovoltaic grid connection. In the configuration of energy storage system in new energy power station, attention should be paid not only to the control strategy of optical storage and wind storage, but also to the economy of energy storage system. In addition, for the optimization of multiple energy storage power stations in the power system, it is necessary to study the economic model of the operation of energy storage power stations, the site selection of the starting point and end point of photovoltaic transmission channels and the site selection of energy storage. However, the existing research on optimal configuration of energy storage system does not consider the specific impact on power system, and the research on multi-point system does not involve large-scale optical storage operation characteristics.

Pamoja na maendeleo makubwa ya uzalishaji wa nishati mpya isiyo na uhakika kama vile nguvu ya upepo na photovoltaic, ni muhimu kuhesabu mtiririko wa nguvu wa mfumo wa nguvu katika upangaji wa uendeshaji wa mfumo wa nguvu. Kwa mfano, fasihi inasoma eneo bora na ugawaji wa uwezo wa uhifadhi wa nishati katika mfumo wa nguvu na nguvu za upepo. Kwa kuongeza, uwiano kati ya vyanzo vingi vya nishati mpya unapaswa pia kuzingatiwa katika hesabu ya mtiririko wa nguvu. Walakini, tafiti zote zilizo hapo juu zinatokana na mbinu za mtiririko wa nguvu zinazoamua, ambazo hazizingatii kutokuwa na uhakika wa kizazi kipya cha nishati. Maandishi huzingatia kutokuwa na uhakika wa nishati ya upepo na hutumia mbinu ya mtiririko wa nishati inayowezekana ili kuboresha uteuzi wa tovuti wa mfumo wa kuhifadhi nishati, ambayo inaboresha uchumi wa uendeshaji.

Kwa sasa, algoriti tofauti za mtiririko wa nguvu zinazowezekana zimependekezwa na wasomi, na mbinu za uchimbaji wa data za mtiririko wa nguvu usio na mstari kulingana na mbinu ya uigaji wa Monte Carlo zimependekezwa katika fasihi, lakini ufaafu wa njia ya Monte Carlo ni duni sana. Inapendekezwa katika maandiko kutumia uwezekano wa mtiririko wa nguvu mojawapo ili kujifunza eneo la hifadhi ya nishati, na njia ya uhakika ya m 2 hutumiwa, lakini usahihi wa hesabu ya njia hii sio bora. Utumiaji wa mbinu ya sampuli ya hypercube ya Kilatini katika hesabu ya mtiririko wa nguvu unasomwa katika karatasi hii, na ubora wa mbinu ya sampuli ya hypercube ya Kilatini unaonyeshwa na mifano ya nambari.

Kulingana na utafiti ulio hapo juu, karatasi hii hutumia mbinu ya mtiririko wa nishati inayowezekana kusoma mgao bora zaidi wa uhifadhi wa nishati katika mfumo wa nishati na uzalishaji wa nguvu wa photovoltaic kwa kiwango kikubwa. Kwanza, modeli ya usambazaji wa uwezekano na njia ya sampuli ya hypercube ya Kilatini ya vifaa katika mfumo wa nguvu huletwa. Pili, muundo wa uboreshaji wa malengo mengi umeanzishwa kwa kuzingatia gharama ya uhifadhi wa nishati, mtiririko wa nishati juu ya uwezekano wa kikomo na upotezaji wa mtandao. Hatimaye, uchambuzi wa simulation unafanywa katika mfumo wa mtihani wa nodi wa IEEE24.

1. Probabilistic power flow model

1.1 Mfano wa kutokuwa na uhakika wa vipengele

Photovoltaic, mzigo na jenereta zote ni vigezo vya random na kutokuwa na uhakika. Katika hesabu ya mtiririko wa nguvu unaowezekana wa mtandao wa usambazaji, mfano wa uwezekano unaelezewa katika fasihi. Kupitia uchanganuzi wa data ya kihistoria, nguvu ya pato ya uzalishaji wa umeme wa photovoltaic hufuata usambazaji wa BETA. Kwa kuweka uwezekano wa usambazaji wa nguvu ya mzigo, inachukuliwa kuwa mzigo unafuata usambazaji wa kawaida, na uwezekano wake wa kukokotoa usambazaji wa wiani ni.

Picture (1)

Ambapo, Pl ni nguvu ya mzigo; μ L na σ L ni matarajio na tofauti ya mzigo mtawalia.

Muundo wa uwezekano wa jenereta kwa kawaida huchukua usambazaji wa pointi mbili, na uwezekano wake wa kukokotoa usambazaji wa wiani ni

(2)

Ambapo, P ni uwezekano wa operesheni ya kawaida ya jenereta; PG ni nguvu ya pato la jenereta.

Wakati mwanga unatosha saa sita mchana, nguvu ya kazi ya kituo cha nguvu cha photovoltaic ni kubwa, na nguvu ambayo ni vigumu kutumia kwa wakati itahifadhiwa kwenye betri ya hifadhi ya nishati. Nguvu ya upakiaji inapokuwa nyingi, betri ya hifadhi ya nishati itatoa nishati iliyohifadhiwa. Equation ya usawa wa nishati ya papo hapo ya mfumo wa kuhifadhi nishati ni

Wakati wa kuchaji

(3)

When the discharge

(4)

The constraint

Picha,

Picha,

Picha, picha

Where, St is the energy stored at time T; Pt is the charge and discharge power of energy storage; SL and SG are the energy of charging and discharging respectively. η C and η D are charging and discharging efficiency respectively. Ds is the self-discharge rate of energy storage.

1.2 Mbinu ya sampuli ya hypercube ya Kilatini

Kuna mbinu ya kuiga, mbinu ya kukadiria na mbinu ya uchanganuzi ambayo inaweza kutumika kuchanganua mtiririko wa nishati ya mfumo chini ya sababu zisizo na uhakika. Uigaji wa Monte Carlo ni mojawapo ya mbinu sahihi zaidi katika algoriti za mtiririko wa nguvu unaowezekana, lakini muda wake ni wa chini ikilinganishwa na usahihi wa juu. Katika kesi ya nyakati za chini za sampuli, njia hii kawaida hupuuza mkia wa curve ya usambazaji wa uwezekano, lakini ili kuboresha usahihi, inahitaji kuongeza nyakati za sampuli. Njia ya sampuli ya hypercube ya Kilatini huepuka shida hii. Ni mbinu ya sampuli ya daraja, inayoweza kuhakikisha kuwa pointi za sampuli zinaonyesha usambaaji wa uwezekano kwa ufanisi na kupunguza nyakati za sampuli kwa ufanisi.

Figure 1 shows the expectation and variance of Latin hypercube sampling method and Monte Carlo simulation method with sampling times ranging from 10 to 200. The overall trend of results obtained by the two methods is decreasing. However, the expectation and variance obtained by monte Carlo method are very unstable, and the results obtained by multiple simulations are not the same with the same sampling times. The variance of Latin hypercube sampling method decreases steadily with the increase of sampling times, and the relative error decreases to less than 5% when the sampling times are more than 150. It is worth noting that the sampling point of the Latin hypercube sampling method is symmetric about the Y-axis, so its expected error is 0, which is also its advantage.

Picha

FIG. 1 Comparison of different sampling times between MC and LHS

Latin hypercube sampling method is a layered sampling method. By improving the sample generation process of input random variables, the sampling value can effectively reflect the overall distribution of random variables. The sampling process is divided into two steps.

(1) Sampling

Xi (I = 1, 2,… ,m) is m random variables, and the sampling times are N, as shown in FIG. 2. The cumulative probability distribution curve of Xi is divided into N interval with equal spacing and no overlap, the midpoint of each interval is selected as the sampling value of probability Y, and then the sampling value Xi= p-1 (Yi) is calculated by using inverse function, and the calculated Xi is the sampling value of random variable.

Picha

Mchoro wa 2 wa mchoro wa LHS

(2) Ruhusa

Thamani za sampuli za vigeu vya nasibu vilivyopatikana kutoka (1) vimepangwa kwa mpangilio, kwa hivyo uunganisho kati ya viambajengo vya nasibu vya m ni 1, ambavyo haviwezi kuhesabiwa. Mbinu ya mfuatano wa gram-Schmidt inaweza kuchukuliwa ili kupunguza uwiano kati ya thamani za sampuli za vigeu vya nasibu. Kwanza, matrix ya mpangilio wa K×M I=[I1, I2…, IK]T inatolewa. Vipengele katika kila safu hupangwa nasibu kutoka 1 hadi M, na vinawakilisha nafasi ya thamani ya sampuli ya tofauti asili ya nasibu.

Marudio mazuri

Picha

kurudia kurudia

Picha

“Picha” inawakilisha kazi, takeout(Ik,Ij) inawakilisha ukokotoaji wa thamani iliyobaki katika urejeshaji wa mstari Ik=a+bIj, cheo(Ik) inawakilisha vekta mpya inayoundwa na nambari ya mfuatano wa vipengele katika mwelekeo Ik kutoka ndogo hadi kubwa.

Baada ya marudio ya pande mbili hadi thamani ya RMS ρ, ambayo inawakilisha uunganisho, haipungui, matriki ya nafasi ya kila kigezo bila mpangilio baada ya uidhinishaji kupatikana, na kisha matriki ya viidhinisho ya vigeu vya nasibu vilivyo na uwiano mdogo zaidi vinaweza kupatikana.

(5)

Ambapo, picha ni mgawo wa uunganisho kati ya Ik na Ij, cov ni utofauti, na VAR ni tofauti.

2. Usanidi wa uboreshaji wa malengo mengi ya mfumo wa kuhifadhi nishati

2.1 Objective function

Ili kuongeza nguvu na uwezo wa mfumo wa uhifadhi wa nishati, kazi ya uboreshaji wa malengo mengi imeanzishwa kwa kuzingatia gharama ya mfumo wa uhifadhi wa nishati, uwezekano wa kuzima kikomo na upotezaji wa mtandao. Kutokana na vipimo tofauti vya kila kiashiria, viwango vya kupotoka hufanyika kwa kila kiashiria. Baada ya kusanifisha mkengeuko, anuwai ya thamani ya thamani zinazozingatiwa za vigeu mbalimbali itakuwa kati ya (0,1), na data sanifu ni kiasi kamili bila vitengo. Katika hali halisi, kunaweza kuwa na tofauti katika msisitizo wa kila kiashiria. Ikiwa kila kiashiria kinapewa uzito fulani, msisitizo tofauti unaweza kuchambuliwa na kujifunza.

(6)

Ambapo, w ni faharisi ya kuboreshwa; Wmin na wmax ndio kiwango cha chini na cha juu zaidi cha chaguo la kukokotoa asili bila kusanifisha.

The objective function is

(7)

Katika fomula, λ1 ~ λ3 ni vigawo vya uzani, Eloss, PE na CESS ni upotezaji sanifu wa mtandao wa tawi, uwezekano wa kuvuka kwa nguvu inayotumika kwa tawi na gharama ya uwekezaji ya kuhifadhi nishati mtawalia.

2.2 Genetic algorithm

Genetic algorithm is a kind of optimization algorithm established by imitating the genetic and evolutionary laws of survival of the fittest and survival of the fittest in nature. It first to coding, initial population each coding on behalf of an individual (a feasible solution of the problem), so each feasible solution is from for genotype phenotype transformation, to undertake choosing according to the laws of nature for each individual, and selected in each generation to the next generation of computing environment to adapt to the strong individual, until the most adaptable to the environment of the individual, After decoding, it is the approximate optimal solution of the problem.

In this paper, the power system including photovoltaic and energy storage is firstly calculated by the probabilistic power flow algorithm, and the obtained data is used as the input variable of the genetic algorithm to solve the problem. The calculation process is shown in Figure 3, which is mainly divided into the following steps:

Picha

FIG. 3 Mtiririko wa algorithm

(1) Mfumo wa kuingiza data, data ya photovoltaic na hifadhi ya nishati, na kufanya sampuli za hypercube ya Kilatini na urekebishaji wa mpangilio wa Gram-Schmidt;

(2) Ingiza data iliyochukuliwa kwenye modeli ya kukokotoa mtiririko wa nishati na urekodi matokeo ya hesabu;

(3) Matokeo ya matokeo yalisimbwa kwa kromosomu ili kutoa idadi ya awali inayolingana na thamani ya sampuli;

(4) Calculate the fitness of each individual in the population;

(5) kuchagua, kuvuka na kugeuza ili kuzalisha kizazi kipya cha watu;

(6) Amua ikiwa mahitaji yametimizwa, ikiwa sivyo, hatua ya kurudi (4); Ikiwa ndio, suluhisho bora ni pato baada ya kusimbua.

3. Uchambuzi wa mfano

The probabilistic power flow method is simulated and analyzed in the IEEE24-node test system shown in FIG. 4, in which the voltage level of 1-10 nodes is 138 kV, and that of 11-24 nodes is 230 kV.

Picha

Figure 4 IEEE24 node test system

3.1 Ushawishi wa kituo cha nguvu cha photovoltaic kwenye mfumo wa nguvu

Photovoltaic kituo cha nguvu katika mfumo wa nguvu, eneo na uwezo wa mfumo wa nguvu itakuwa kuathiri voltage nodi na nguvu ya tawi, kwa hiyo, kabla ya uchambuzi wa ushawishi wa mfumo wa kuhifadhi nishati kwa gridi ya nguvu, sehemu hii kwanza uchambuzi ushawishi wa nguvu photovoltaic. kituo kwenye mfumo, photovoltaic upatikanaji wa mfumo katika karatasi hii, mwenendo wa kikomo cha uwezekano, hasara ya mtandao na kadhalika imefanya uchambuzi wa simulation.

Kama inavyoonekana kutoka kwa FIG. 5(a), baada ya kituo cha umeme cha photovoltaic kuunganishwa, nodi zilizo na kikomo kidogo cha mtiririko wa nguvu ya tawi ni kama ifuatavyo: 11, 12, 13, 23, 13 kusawazisha nodi ya nodi, voltage ya nodi na Angle ya awamu imetolewa, ina athari ya usawa wa nguvu ya gridi ya umeme, 11, 12 na 23 badala ya kushikamana moja kwa moja, kwa sababu hiyo, nodi kadhaa zilizounganishwa na kikomo uwezekano wa nguvu ndogo na zaidi, kituo cha nguvu cha photovoltaic kitapata nodi na athari ya usawa ni ndogo kwenye athari ya mfumo wa nguvu.

Picha

Figure 5. (a) sum of power flow off-limit probability (b) node voltage fluctuation (c) total system network loss of different PV access points

Mbali na kuzidi kwa mtiririko wa nguvu, karatasi hii pia inachambua ushawishi wa photovoltaic kwenye voltage ya nodi, kama inavyoonyeshwa kwenye FIG. 5(b). Upungufu wa kawaida wa amplitudes ya voltage ya nodes 1, 3, 8, 13, 14, 15 na 19 huchaguliwa kwa kulinganisha. Kwa ujumla, uunganisho wa vituo vya nguvu vya photovoltaic kwenye gridi ya umeme hauna ushawishi mkubwa juu ya voltage ya nodes, lakini vituo vya nguvu vya photovoltaic vina ushawishi mkubwa juu ya voltage ya a-Nodes na nodes zao za karibu. Kwa kuongeza, katika mfumo uliopitishwa na mfano wa hesabu, kwa kulinganisha, hupatikana kuwa kituo cha nguvu cha photovoltaic kinafaa zaidi kwa upatikanaji wa aina za nodi: ① nodi zilizo na daraja la juu la voltage, kama vile 14, 15, 16, nk. voltage karibu haibadilika; (2) nodi zinazoungwa mkono na jenereta au kamera za kurekebisha, kama vile 1, 2, 7, nk; (3) katika mstari upinzani ni kubwa katika mwisho wa nodi.

In order to analyze the influence of PV access point on the total network loss of power system, this paper makes a comparison as shown in Figure 5(c). It can be seen that if some nodes with large load power and no power supply are connected to pv power station, the network loss of the system will be reduced. On the contrary, nodes 21, 22 and 23 are the power supply end, which is responsible for centralized power transmission. The photovoltaic power station connected to these nodes will cause large network loss. Therefore, the pv power station access point should be selected at the receiving end of power or the node with large load. This access mode can make the power flow distribution of the system more balanced and reduce the network loss of the system.

Kulingana na mambo matatu katika uchanganuzi wa matokeo ya hapo juu, nodi 14 inachukuliwa kama mahali pa kufikia kituo cha nguvu cha photovoltaic kwenye karatasi hii, na kisha ushawishi wa uwezo wa vituo tofauti vya nguvu vya photovoltaic kwenye mfumo wa nguvu hujifunza.

Kielelezo 6 (a) kinachambua ushawishi wa uwezo wa photovoltaic kwenye mfumo. Inaweza kuonekana kuwa kupotoka kwa kiwango cha nguvu ya kazi ya kila tawi huongezeka na ongezeko la uwezo wa photovoltaic, na kuna uhusiano mzuri wa mstari kati ya hizo mbili. Isipokuwa kwa matawi kadhaa yaliyoonyeshwa kwenye takwimu, tofauti za kawaida za matawi mengine ni chini ya 5 na zinaonyesha uhusiano wa mstari, ambao hauzingatiwi kwa urahisi wa kuchora. Inaweza kuonekana kuwa uunganisho wa gridi ya photovoltaic una ushawishi mkubwa juu ya nguvu ya kushikamana moja kwa moja na hatua ya kufikia photovoltaic au matawi ya karibu. Kwa sababu ya maambukizi ya mstari mdogo wa maambukizi ya mstari, mistari ya maambukizi ya wingi wa ujenzi na uwekezaji ni kubwa, hivyo kufunga kituo cha nguvu cha photovoltaic, inapaswa kuzingatia ukomo wa uwezo wa usafiri, kuchagua ushawishi mdogo kwenye upatikanaji wa mstari kwa eneo bora zaidi, kwa kuongeza; kuchagua uwezo bora wa kituo cha nguvu cha photovoltaic kitakuwa na sehemu muhimu ili kupunguza athari hii.

Picha

Mchoro wa 6. (a) Mkengeuko wa kiwango cha nishati inayotumika katika tawi (b) uwezekano wa mtiririko wa nishati ya tawi nje ya kikomo (c) upotevu wa jumla wa mtandao wa mfumo chini ya uwezo tofauti wa photovoltaic.

FIG. 6(b) inalinganisha uwezekano wa nishati amilifu inayozidi kikomo cha kila tawi chini ya uwezo tofauti wa kituo cha umeme cha pv. Isipokuwa kwa matawi yaliyoonyeshwa kwenye takwimu, matawi mengine hayakuzidi kikomo au uwezekano ulikuwa mdogo sana. Ikilinganishwa na FIG. 6(a), inaweza kuonekana kuwa uwezekano wa kutoweka kikomo na mkengeuko wa kawaida hauhusiani. Nguvu inayotumika ya laini iliyo na mabadiliko makubwa ya kiwango cha kupotoka sio lazima iwekwe kikomo, na sababu inahusiana na mwelekeo wa upitishaji wa nguvu ya pato la photovoltaic. Ikiwa iko katika mwelekeo sawa na mtiririko wa awali wa nguvu ya tawi, nguvu ndogo ya photovoltaic inaweza pia kusababisha kikomo. Wakati nguvu ya pv ni kubwa sana, mtiririko wa nishati hauwezi kuzidi kikomo.

Katika FIG. 6(c), jumla ya upotevu wa mtandao wa mfumo huongezeka na ongezeko la uwezo wa photovoltaic, lakini athari hii si dhahiri. Wakati uwezo wa photovoltaic unaongezeka kwa MW 60, hasara ya jumla ya mtandao huongezeka tu kwa 0.5%, yaani 0.75 MW. Kwa hivyo, wakati wa kusakinisha vituo vya umeme vya pv, upotezaji wa mtandao unapaswa kuchukuliwa kama sababu ya pili, na mambo ambayo yana athari kubwa katika utendakazi thabiti wa mfumo yanapaswa kuzingatiwa kwanza, kama vile kushuka kwa nguvu kwa njia ya upitishaji na uwezekano wa nje wa kikomo. .

3.2 Athari za ufikiaji wa hifadhi ya nishati kwenye mfumo

Section 3.1 The access position and capacity of photovoltaic power station depend on the power system