考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

张昊天; 韦钢; 袁洪涛; 邓申玮; 马钰; 曾梦隆

doi:10.7500/AEPS20210107005

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考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度
- Optimal Scheduling of DC Distribution Network Considering Hydrogen-Power Hybrid Energy Storage
- 电力系统自动化 2021年45卷第14期页码：72-81
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
  2.中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海市 200001
- 作者简介：
  
  张昊天(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：含多种分布式电源的直流配电网优化调度。E-mail：947228197@qq.com
  韦钢(1958—)，男，通信作者，教授，主要研究方向：电力系统运行分析与计算、新能源与城市配电网。E-mail：wg5815@sohu.com
  袁洪涛(1995—)，男，硕士，助理工程师，主要研究方向：计及电动汽车不确定性的主动配电网优化运行。E-mail：yuanhongtaoyht@sina.com
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20210107005
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-01-07，
  
  修回日期：2021-03-09，
  
  网络出版日期：2021-05-26，
  
  纸质出版日期：2021-07-25
- 稿件说明：
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张昊天,韦钢,袁洪涛等.考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度[J].电力系统自动化,2021,45(14):72-81.

ZHANG Haotian,WEI Gang,YUAN Hongtao,et al.Optimal Scheduling of DC Distribution Network Considering Hydrogen-Power Hybrid Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(14):72-81.
张昊天,韦钢,袁洪涛等.考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度[J].电力系统自动化,2021,45(14):72-81. DOI： 10.7500/AEPS20210107005.

ZHANG Haotian,WEI Gang,YUAN Hongtao,et al.Optimal Scheduling of DC Distribution Network Considering Hydrogen-Power Hybrid Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(14):72-81. DOI： 10.7500/AEPS20210107005.

摘要

针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程，提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略。日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标，优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数，为日内优化调度提供参考；日内滚动优化调度阶段以经济性为目标，微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动。以某环形多端直流配电网为例，验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善。

Abstract

According to the proposed operation model of hydrogen-power hybrid energy storage systems and secondary adjustment process of voltage-power droop characteristics in multi-terminal flexible DC distribution networks

a multi-time-scale optimal scheduling strategy for source-storage-network coordination is proposed. The objective of day-ahead scheduling is to minimize the operation cost and voltage deviation. It also optimizes the operation mode of hybrid energy storage

the on-off of micro-turbines and the secondary adjustment parameters of droop characteristics to provide the reference for intra-day optimal scheduling. Intra-day rolling optimal scheduling takes the economy as its objective to fine-tune the output power of equipment and compensate the power fluctuation caused by forecast errors. A case study is undertaken in an annular multi-terminal DC distribution network to verify the feasibility of the proposed scheduling strategy

the advantages of hybrid energy storage

and the improvement of operation by the secondary adjustment of droop characteristics.

关键词

Keywords

references

马骏超，江全元，余鹏，等 . 直流配电网能量优化控制技术综述［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 24 ）： 89 - 96 .

MA Junchao ， JIANG Quanyuan ， YU Peng ， et al . Survey on energy optimized control technology in DC distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 24 ）： 89 - 96 .

马钊，焦在滨，李蕊 . 直流配电网络架构与关键技术［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3348 - 3357 .

MA Zhao ， JIAO Zaibin ， LI Rui . Network structures and key technologies of DC distribution systems ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3348 - 3357 .

熊雄，季宇，李蕊，等 . 直流配用电系统关键技术及应用示范综述［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 23 ）： 6802 - 6813 .

XIONG Xiong ， JI Yu ， LI Rui ， et al . An overview of key technology and demonstration application of DC distribution and consumption system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 23 ）： 6802 - 6813 .

刘畅，卓建坤，赵东明，等 . 利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 1 ）： 1 - 18 .

LIU Chang ， ZHUO Jiankun ， ZHAO Dongming ， et al . A review on the utilization of energy storage system for the flexible and safe operation of renewable energy microgrids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 1 - 18 .

王守相，陈思佳，谢颂果 . 考虑安全约束的交直流配电网储能与换流站协调经济调度［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

WANG Shouxiang ， CHEN Sijia ， XIE Songguo . Security-constrained coordinated economic dispatch of energy storage systems and converter stations for ac/dc distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

李亚辉，李扬，李国庆 . 基于协同多目标粒子群优化的交直流系统最优潮流［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 4 ）： 94 - 100 .

LI Yahui ， LI Yang ， LI Guoqing . Optimal power flow for AC/DC system based on cooperative multi-objective particle swarm optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 94 - 100 .

刘禹彤 . 基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略研究［D］. 吉林：东北电力大学， 2017 .

LIU Yutong . DC voltage control strategy in the VSC-MTDC system based on optimal AC/DC power flow ［D］. Jilin ： Northeast Electric Power University ， 2017 .

HE Wang ， LIU Yutong ， JING Bian ， et al . DC voltage control strategy research in multi-terminal HVDC system based on optimal AC/DC power flow ［C］// IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference ， October 25-28 ， 2016 ， Xi’an， China .

PATHAK N ， HU Z . Optimal power transmission of offshore wind farms with droop based control strategies of multi-terminal HVDC systems ［C］// IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference ， December 1-4 ， 2019 ， Macao， China .

解大，喻松涛，陈爱康，等 . 基于下垂特性调节的直流配电网稳态分析［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 12 ）： 3516 - 3528 .

XIE Da ， YU Songtao ， CHEN Aikang ， et al . Steady-state analysis for the DC distribution network with droop-control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 12 ）： 3516 - 3528 .

解大，陈爱康，喻松涛，等 . 基于下垂控制的柔性直流配电网综合调度指标和调度策略［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 10 ）： 2828 - 2840 .

XIE Da ， CHEN Aikang ， YU Songtao ， et al . Research on synthetic scheduling index and scheduling strategy of multiport flexible DC distribution network with droop-control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 10 ）： 2828 - 2840 .

BIELMANN M ， VIGT U F ， ZIMMERMANN M ， et al . Seasonal energy storage system based on hydrogen for self sufficient living ［J］. Journal of Power Sources ， 2011 ， 196 （ 8 ）： 4054 - 4060 .

PAN Guangsheng ， GU Wei ， LU Yuping ， et al . Optimal planning for electricity-hydrogen integrated energy system considering power to hydrogen and heat and seasonal storage ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 4 ）： 2662 - 2676 .

YANG Hanqing ， LI Qi ， ZHAO Shudan ， et al . A hierarchical self-regulation control for economic operation of AC/DC hybrid microgrid with hydrogen energy storage system ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 89330 - 89341 .

刘继春，周春燕，高红均，等 . 考虑氢能-天然气混合储能的电-气综合能源微网日前经济调度优化［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 1 ）： 170 - 179 .

LIU Jichun ， ZHOU Chunyan ， GAO Hongjun ， et al . A day-ahead economic dispatch optimization model of integrated electricity-natural gas system considering hydrogen-gas energy storage system in microgrid ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 1 ）： 170 - 179 .

张哲原，李凌，丁苏阳，等 . 风电场柔性并网辅助系统及其优化模型［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1120 - 1127 .

ZHANG Zheyuan ， LI Ling ， DING Suyang ， et al . Modeling and operation strategy research on flexible wind farm grid-connection auxiliary system ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1120 - 1127 .

蒲雨辰，李奇，陈维荣，等 . 计及储能状态平衡的电-氢混合储能孤岛直流微电网能量管理［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 3 ）： 918 - 927 .

PU Yuchen ， LI Qi ， CHEN Weirong ， et al . Energy management for islanded dc microgrid with hybrid electric-hydrogen energy storage system based on minimum utilization cost and energy storage state balance ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 918 - 927 .

李志伟，赵书强，刘金山 . 基于相关机会目标规划的电力系统日内滚动调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 11 ）： 77 - 88 .

LI Zhiwei ， ZHAO Shuqiang ， LIU Jinshan . Intraday rolling dispatching of power system based on dependent chance goal programming ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 77 - 88 .

夏澍，葛晓琳，季海华，等 . 基于机会约束规划的电力电量平衡分析［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 18 ）： 102 - 107 .

XIA Shu ， GE Xiaolin ， JI Haihua ， et al . Power supply-demand balancing analysis based on chance-constrained programming ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 18 ）： 102 - 107 .

陈金富，孙鑫，段献忠，等 . 基于机会约束规划的含风电场电力系统可用输电能力计算［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 23 ）： 6804 - 6814 .

CHEN Jinfu ， SUN Xin ， DUAN Xianzhong ， et al . A chance-constrained approach for available transfer capability evaluation for power systems with wind farm integration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 23 ）： 6804 - 6814 .

WANG Zhenyi ， XU Shuwei ， ZHU Tao ， et al . Convex relaxation algorithm for chance constrained wind farm capacity assessment ［C］// 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration ， October 20-22 ， 2018 ， Beijing， China .

赵书强，刘晨亮，王明雨，等 . 基于机会约束规划的储能日前优化调度［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 11 ）： 3055 - 3059 .

ZHAO Shuqiang ， LIU Chenliang ， WANG Mingyu ， et al . Chance-constrained programming based day-ahead optimal scheduling of energy storage ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 11 ）： 3055 - 3059 .

夏鹏，刘文颖，蔡万通，等 . 基于风电离散化概率序列的机会约束规划优化调度方法［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 21 ）： 5069 - 5079 .

XIA Peng ， LIU Wenying ， CAI Wantong ， et al . Optimal scheduling method of chance constrained programming based on discrete wind power probability sequences ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 21 ）： 5069 - 5079 .

马丽叶，王志强，陆肖宇，等 . 基于机会约束规划的风-火-蓄联合系统优化调度［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3311 - 3320 .

MA Liye ， WANG Zhiqiang ， LU Xiaoyu ， et al . Optimal scheduling of combined wind-thermo-storage system based on chance constrained programming ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3311 - 3320 .

王荔妍，陈启鑫，何冠楠，等 . 考虑电池储能寿命模型的发电计划优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 8 ）： 93 - 100 .

WANG Liyan ， CHEN Qixin ， HE Guannan ， et al . Optimization of generation scheduling considering battery energy storage life model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 93 - 100 .

刘海镇，徐丽，王新华，等 . 电网氢储能场景下的固态储氢系统及储氢材料的技术指标研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3376 - 3384 .

LIU Haizhen ， XU Li ， WANG Xinhua ， et al . Technical indicators for solid-state hydrogen storage systems and hydrogen storage materials for grid-scale hydrogen energy storage application ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3376 - 3384 .

彭小圣，熊磊，文劲宇，等 . 风电集群短期及超短期功率预测精度改进方法综述［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 23 ）： 6315 - 6326 .

PENG Xiaosheng ， XIONG Lei ， WEN Jinyu ， et al . A summary of the state of the art for short-term and ultra-short-term wind power prediction of regions ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 23 ）： 6315 - 6326 .

龚莺飞，鲁宗相，乔颖，等 . 光伏功率预测技术［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 4 ）： 140 - 151 .

GONG Yingfei ， LU Zongxiang ， QIAO Ying ， et al . An overview of photovoltaic energy system output forecasting technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 4 ）： 140 - 151 .

黄鑫 . 计及光伏周期性的并网光伏电站功率超短期预测研究［D］. 吉林：东北电力大学， 2019 .

HUANG Xin . Research on ultra-short-term prediction of grid-connected photovoltaic power plants considering photovoltaic periodicity ［D］. Jilin ： Northeast Electric Power University ， 2019 .

ZHANG Tiejun ， FENG Gang . Rapid load following of an SOFC power system via stable fuzzy predictive tracking controller ［J］. IEEE Transactions on Fuzzy Systems ， 2009 ， 17 （ 2 ）： 357 - 371 .

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