中國儲能網(wǎng)訊：沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院、國網(wǎng)沈陽市于洪區(qū)供電公司的研究人員顏寧、厲偉等，在2017年第19期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，根據(jù)主動配電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)作用不同,提出了一種基于復(fù)合儲能的主動配電網(wǎng)容量配置方法。
以兼顧復(fù)合儲能系統(tǒng)加入后分布式能源的波動率最小及整個主動配電系統(tǒng)負荷缺電率最小為目標函數(shù),實現(xiàn)主動配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性。
首先,對比分析復(fù)合儲能和單一儲能對平抑新能源波動的效果;其次,選取不同濾波時間常數(shù)在滿足優(yōu)化目標的前提下配置系統(tǒng)容量,對比兩種儲能形式容量需求;最后,采用自適應(yīng)遺傳算法進行多目標優(yōu)化,設(shè)置不同的權(quán)重系數(shù),在抑制分布式能源波動的情況下合理地減小負荷的缺電率。
目前，全球配電網(wǎng)的發(fā)展面臨著分布式可再生能源滲透率不斷提高、并網(wǎng)可靠性要求逐步增加等問題; 我國配電網(wǎng)的特點為負荷仍處于持續(xù)快速發(fā)展期，配電網(wǎng)發(fā)展空間資源有限、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較難擴展，很難滿足負荷增長需求。傳統(tǒng)配電網(wǎng)已不能滿足電網(wǎng)的要求，正逐步向著主動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。
主動配電網(wǎng)通過調(diào)控具有隨機性和間歇性出力的可再生能源電源、儲能單元、負荷以及其他可控、可調(diào)電源組合在一起構(gòu)建微網(wǎng)及微網(wǎng)群，可互動的需求側(cè)資源和發(fā)電側(cè)資源被調(diào)度和控制，從而提高可再生能源利用率，充分展現(xiàn)分布式發(fā)電并網(wǎng)后為用戶和電網(wǎng)帶來的效益和經(jīng)濟價值。
根據(jù)復(fù)合儲能中不同類型的儲能形式在主動配電網(wǎng)中所起的作用不同，如功率型儲能單元(超級電容)以及能量型儲能單元(磷酸鐵鋰電池)各自的特點，按照以下原則進行相應(yīng)的功率分配: 超級電容等功率型儲能單元主要平滑主動配電網(wǎng)中波動幅值大、頻率高的功率，將其具有的較大的功率輸出密度、快速的響應(yīng)速度及較多次數(shù)的循環(huán)優(yōu)勢得到充分展現(xiàn); 磷酸鐵鋰電池等能量型儲能單元主要平滑主動配電中所需功率，采用復(fù)合儲能系統(tǒng)有效地減少系統(tǒng)的充放電次數(shù)，降低蓄電池充放電深度，延長蓄電池的使用壽命。
復(fù)合儲能系統(tǒng)合理地優(yōu)化配置使得主動配電網(wǎng)區(qū)域經(jīng)濟可靠地運行。若儲能系統(tǒng)的輸出功率或系統(tǒng)的容量不足，會導(dǎo)致分布式能源發(fā)電存儲量不夠，不能很好地滿足負荷需求; 但若以擴大容量為解決問題的途徑，又會增大初始和運維成本; 若未進行合理地容量配置，也會存在新能源供給不足或浮充的情況，嚴重影響儲能電池的壽命。
對儲能裝置進行合理地配置時，通常采用的方法為建立模型及通過算法求取最優(yōu)解兩個步驟。前者主要是為了確定目標函數(shù)及一系列的等式或不等式約束條件。文獻［11］對儲能裝置進行容量配置時，以平衡分布式發(fā)電及負荷需求為約束進行優(yōu)化配置，以經(jīng)濟性為優(yōu)化目標; 文獻［12］中考慮微網(wǎng)孤島運行模式，以極限離網(wǎng)狀態(tài)為目標函數(shù)容量配置。
對儲能裝置進行容量配置中，多在滿足供電可靠性的同時考慮儲能系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，利用優(yōu)化算法得到各微源和儲能單元的容量配置組合。文獻［13］針對孤網(wǎng)下的風(fēng)光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)進行了研究，在滿足供電可靠性的同時考慮系統(tǒng)的總投資成本最低。
然而針對復(fù)合儲能的容量配置方法尚處于初步階段，合理優(yōu)化配置復(fù)合儲能裝置，并在此基礎(chǔ)上進行能量管理，發(fā)揮其特定的優(yōu)勢是需要解決的關(guān)鍵問題。特別是在主動配電網(wǎng)中高滲透率的可再生能源波動較大、負荷突變乃至運行模式頻繁切換，對復(fù)合儲能系統(tǒng)進行合理地優(yōu)化配置是需要解決的關(guān)鍵問題之一。
本文在以上研究基礎(chǔ)上對主動配電網(wǎng)中復(fù)合儲能系統(tǒng)的容量配置進行研究，提及了一種基于復(fù)合儲能的主動配電網(wǎng)容量配置方法，充分地考慮了對分布式能源的功率波動抑制和最大限度地滿足負荷的需求，提出了為減小分布式能源波動和負荷缺電率的多目標函數(shù)，并且采用自適應(yīng)遺傳算法進行求解，充分分析了復(fù)合儲能較單一儲能的優(yōu)點，并且分析了需求等級不同情況下，超級電容和蓄電池配置方案，有效地實現(xiàn)供電可靠性和系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。
圖1 復(fù)合儲能系統(tǒng)示意圖
結(jié)論
本文針對接入多微網(wǎng)集群的主動配電網(wǎng)進行研究，選取合適的復(fù)合儲能容量配比方法，在有效抑制風(fēng)電波動基礎(chǔ)上，降低了母線上負荷的缺電率，進而減少了購電量，實現(xiàn)了主動配網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性。
通過工程算例分析，得出結(jié)論如下:
1)本文選取了調(diào)節(jié)后的功率變化差值的絕對值最小為優(yōu)化目標，合理地配置了蓄電池和超級電容的容量，與單一儲能形式相比，較為明顯地平了抑分布式能源的波動，減少了蓄電池的充放電次數(shù)及深度，延長了其使用壽命。
2)本文依據(jù)分布式能源或各微網(wǎng)不同功率等級合理配置復(fù)合儲能系統(tǒng)的容量，以負荷缺電率最小為優(yōu)化目標，根據(jù)不同的濾波時間常數(shù)來配置功率型和能量型儲能容量，有效地實現(xiàn)供電可靠性和系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。
3)本文采用自適應(yīng)遺傳算法進行多目標優(yōu)化，設(shè)置不同的權(quán)重系數(shù)，在使用抑制分布式能源波動的情況下合理地減小負荷的缺電率。
