Value evaluation method of energy storage resources based on optimal operation

基于优化运行的储能资源价值评估方法

• 批准号: 22K14638
• 负责人: 吉田 彬
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14638/
• 关键词: 蓄エネルギー資源; 需要家側エネルギー資源; 運用計画; 分位点予測; 地域冷暖房システム; 配水システム; 最適運用; 蓄エネルギー; エネルギー管理システム; 再生可能エネルギー; 最適設計

カーボンニュートラルの実現に向け、既存設備を最大限活用しつつ需要家側のエネルギー転換への受容性を高めることが求められており、解決策としてデジタル通信を用いて需要家側エネルギー資源(DSR)を遠隔から運転管理するエネルギー管理システム(EMS)およびそれらのアグリゲーションに期待が寄せられている。本研究の目的は、需要・電力市場価格および変動性再生可能エネルギー(VRE)の発電量など種々の不確実性を有する要因を予測し、予測値と予測の信頼度を入力として運転管理を弾力的に行う方法論を構築し、本方法論を用いて既存のエネルギー供給システムを社会の要請に応え利活用する評価指標を整理することである。2022年度は、まずは需要時系列予測問題に対する分位点予測手法を開発した。次いでDSRの運用計画問題に対して目的関数へ二乗誤差項を追加することで目標値をソフト制約として追従する最適化問題を開発した。本運用計画問題は、分位点予測された時系列を外生変数として与えることで、デマンドレスポンス(DR)が発動されない場合の通常の運用を模擬する。また、二乗項を目的関数に多く含む最適化問題は、決定変数が連続・離散かつ制約変数が線形であれば汎用MIPソルバで解くことが出来るものの、計算時間に課題があることを確認した。そこで、制約条件をラグランジュ乗数法により目的関数に加算する変換を行い、アニーリングソルバにより近似解を高速に得るアルゴリズムを開発した。さらに、実際のDSRのプロセス変数を収集・整理して予測・モデル化し運用方策の導出までの一連のアルゴリズムを評価・分析し、現実のシステム運用に適応しうることを確認した。

为了实现碳中立性，有必要充分利用现有的设备，并提高客户对能源转化的可接受性，并且作为解决方案，对于能源管理系统（EMS）的希望很高，可以远程管理使用数字通信的消费者能源资源（DSR）及其汇总。这项研究的目的是预测具有各种不确定性的因素，例如电力需求的市场价格，电力市场以及产生的VRE数量，并构建一种方法，该方法使用预测的价值和预测的可靠性来灵活地执行运营管理，并将使用现有能源供应系统的评估指标对社会需求响应。在2022财年，我们首先为需求时间序列预测问题开发了一种分位数预测方法。接下来，开发出一个优化问题，其中通过在DSR的操作计划问题的目标函数中添加平方误差术语来遵循目标值作为软约束。当需求响应（DR）不会通过将分位数预测的时间序列作为外源变量触发时，此操作计划问题会模拟正常操作（DR）。此外，我们确认，如果决策变量是连续或离散的，并且约束变量是线性的，则可以用通用MIP求解器来解决涉及大量正方形项的优化问题，但是计算时间存在问题。因此，我们开发了一种算法，该算法通过使用Lagrange乘数方法将约束转换为目标函数，并使用退火求解器在高速下获得近似解决方案。此外，我们收集，组织，预测和建模了实际的DSR过程变量，对运营策略的推导进行了评估和分析，并确认它们可以适应实际系统操作。

项目成果

Multihorizon Forecasting and Operational Planning Method of Energy Storage Under a Demand Response

需求响应下储能多层面预测与运行规划方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Akira Yoshida;Yoshiharu Amano
• 通讯作者: Yoshiharu Amano

デマンドレスポンスに対する需要家側エネルギー資源の最適運用モデル開発

开发消费侧能源优化运行模型以响应需求

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田 彬;天野 嘉春
• 通讯作者: 天野 嘉春