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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

新型电力系统中混合储能系统的轻量级数据驱动规划方法

Lightweight Data-Driven Planning Method of Hybrid Energy Storage Systems in the New Power System

作者 Yanda Huo · Jiahui Yang · Jiahui Qu · Chao Zhang · Li Zhou · Weiran Zhao
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年2月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 混合储能系统 数据驱动规划方法 多时间尺度特性 容量优化 规划问题
语言:

中文摘要

随着储能系统(ESS)的发展,在新型电力系统中集成混合储能系统(HESS)有助于缓解可再生能源(RES)高渗透率带来的不确定性和灵活性不足问题。然而,混合储能系统的多时间尺度耦合特性给传统规划方法的建模过程带来了挑战。为提高规划模型的适用性,本文提出一种运行与规划阶段解耦的轻量级数据驱动规划方法。首先,基于生产模拟对混合储能系统在新型电力系统中的需求函数进行量化。其次,建立图形化模型来描述混合储能系统的多时间尺度特性。然后,考虑投资成本,提出一种轻量级数据驱动规划模型,对包括能量型储能系统和功率型储能系统在内的混合储能系统容量进行优化。最后,通过一个区域算例对所提方法进行验证。算例研究表明,所提方法的平均用电成本最低。此外,由于功率型储能系统的作用,最大5分钟功率波动降低了50%以上。因此,所提的混合储能系统轻量级数据驱动规划方法能够有效解决混合储能系统的规划问题。

English Abstract

With the development of energy storage systems (ESS), the integration of a hybrid energy storage system (HESS) in the new power system is beneficial to alleviate the uncertainty and inflexibility caused by the high penetration of renewable energy sources (RES). However, the multi-time scale coupling characteristics of HESS pose challenges to conventional planning methods in the modeling process. To improve the applicability of the planning model, a lightweight data-driven planning method with decoupled operation and planning stage is proposed in this paper. First, the demand function of the new power system is quantified for HESS based on the production simulation. Second, a graphical model is established to describe the multi-time scale characteristic of HESS. Then, considering the investment cost, a lightweight data-driven planning model is proposed to optimize the capacities of HESS, including energy-energy ESS and power-energy ESS. Finally, the proposed method is verified using a regional test case. Case studies show that average electricity cost of the proposed method is the lowest. In addition, the maximum 5-minute fluctuation is reduced by more than 50% due to power-energy ESS. Therefore, the proposed lightweight data-driven planning method for HESS can effectively solve the planning problems of HESS.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的轻量化数据驱动混合储能系统规划方法具有重要的战略价值。该方法通过解耦运行与规划阶段,有效解决了多时间尺度耦合特性带来的建模难题,这与我们在储能系统集成方面的技术痛点高度契合。

论文核心价值在于将能量型储能与功率型储能进行协同优化配置。对于阳光电源而言,这意味着可以更精准地为客户设计混合储能解决方案:利用磷酸铁锂等能量型储能应对长周期能量平衡需求,同时配置超级电容或飞轮等功率型储能来应对短时高频波动。案例显示该方法可将5分钟最大波动降低50%以上,这对提升我们储能系统在高比例新能源并网场景下的调频调峰能力具有直接意义。

从技术成熟度评估,该方法基于生产模拟和图模型的数据驱动特性,与阳光电源现有的智慧能源管理平台架构兼容性强,可快速集成到iSolarCloud等云平台中。轻量化特征意味着计算复杂度可控,适合大规模工程应用。然而,技术挑战在于不同储能技术的全生命周期成本模型精度、多时间尺度数据的实时获取质量,以及规划模型对极端工况的鲁棒性验证。

这项研究为阳光电源拓展综合能源服务业务提供了方法论支撑,特别是在区域微电网、工商业储能、电网侧储能等场景中,可帮助客户实现投资成本与系统性能的最优平衡,增强我们在新型电力系统解决方案领域的竞争优势。建议将该方法纳入储能系统规划工具链,并结合实际项目数据进行本地化验证与优化。