中國儲能網(wǎng)訊：上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院、福建省電力試驗(yàn)研究院系統(tǒng)所、中國電力科學(xué)研究院電工與新材料研究所的研究人員尚瑨、邰能靈等，在2015年第16期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，蓄電池儲能電站(BESS)靈活的運(yùn)行控制可以很好地滿足電網(wǎng)調(diào)峰填谷的要求，有效降低負(fù)荷波動。本文在負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，從儲能電站充放電量均衡的角度，提出以一個(gè)邊際負(fù)荷值來確定電站充放電運(yùn)行狀態(tài)的控制方案?？紤]儲能電站實(shí)際容量限制，將定邊際負(fù)荷控制改進(jìn)為負(fù)荷區(qū)間控制;在確定運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對實(shí)際運(yùn)行控制提出分時(shí)分檔匹配的方法，計(jì)算儲能電站全天充放電功率。針對實(shí)時(shí)負(fù)荷與預(yù)測負(fù)荷存在偏差的問題，提出了結(jié)合儲能電站電量預(yù)測值對電站實(shí)時(shí)運(yùn)行控制進(jìn)行調(diào)整的方法。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制方案的有效性和連續(xù)性。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對電力的需求不斷增加，電網(wǎng)的電力負(fù)荷峰谷差逐漸加大，運(yùn)行中必須采取調(diào)峰措施，以保證電力系統(tǒng)供用電的平衡。傳統(tǒng)的調(diào)峰方法一般有火電調(diào)峰、燃?xì)廨啓C(jī)組調(diào)峰和水電調(diào)峰，這些方法都是從發(fā)電側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過調(diào)整全網(wǎng)發(fā)電機(jī)的出力來跟隨電網(wǎng)負(fù)荷的波動。這對發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰容量提出了較高的要求，而且機(jī)組的頻繁起停也造成了燃料資源的浪費(fèi)。
從建設(shè)成本和能源利用的角度出發(fā)，通過增加發(fā)輸配電設(shè)備來滿足高峰負(fù)荷的需求變得越來越困難。儲能電站可以從負(fù)荷側(cè)對電網(wǎng)的峰谷負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，起到削峰填谷的雙向作用，不僅可以減少發(fā)電、輸電設(shè)備的投資，提高設(shè)備利用率，還可以減小線路損耗，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，是解決電網(wǎng)峰谷差問題的有效途徑[7]。
在現(xiàn)有的儲能技術(shù)中，利用抽水蓄能電站實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并實(shí)用化。但由于受建設(shè)環(huán)境、地理位置的制約，有很大的局限性，難以得到大范圍的應(yīng)用。蓄電池儲能電站(Battery Energy Storage System，BESS)具有儲能密度大、安裝建設(shè)靈活、可四象限平滑運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，可以更方便地應(yīng)用，有效平抑電網(wǎng)負(fù)荷的波動。
目前關(guān)于蓄電池儲能電站在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究較多，但大多集中在改善電能質(zhì)量、平抑可再生能源波動、提高新能源滲透率等方面，對削峰填谷控制策略的研究較少。
文獻(xiàn)建立了用于削峰填谷的電池模型。文獻(xiàn)從減少輸電、配電損失方面探討了利用BESS進(jìn)行削峰填谷的經(jīng)濟(jì)意義。文獻(xiàn)從用戶的角度出發(fā)，考慮電價(jià)差異安排蓄電池優(yōu)化運(yùn)行，減少了用戶電費(fèi)支出。文獻(xiàn)利用蓄電池儲存光伏電站發(fā)出的電能，在負(fù)荷高峰時(shí)放電，解決光伏發(fā)電高峰時(shí)段和負(fù)荷高峰時(shí)段不匹配的問題。
以上研究對蓄電池儲能電站用于電網(wǎng)削峰填谷的針對性不強(qiáng)，沒有對控制策略進(jìn)行系統(tǒng)的研究。文獻(xiàn)對BESS用于削峰填谷的控制策略進(jìn)行了探討，但所做分析同時(shí)包含電壓穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)目標(biāo)，并未對削峰填谷策略進(jìn)行深入研究。
本文在短期負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，提出了一種基于區(qū)間控制的蓄電池儲能電站削峰填谷控制策略?？紤]BESS容量及每周期充放電量的均衡，設(shè)定負(fù)荷參考區(qū)間，并通過該區(qū)間來區(qū)分波峰、波谷。該策略計(jì)算簡單，實(shí)用性很強(qiáng)，采用變功率控制，可以靈活地適應(yīng)負(fù)荷的變化。在此基礎(chǔ)上，針對預(yù)測負(fù)荷存在誤差的問題，初步提出一種簡單實(shí)用的調(diào)整策略，通過仿真分析驗(yàn)證了所提策略的可行性。
結(jié)論
針對儲能系統(tǒng)對配電網(wǎng)負(fù)荷削峰填谷的運(yùn)行控制問題，本文首先從負(fù)荷預(yù)測的角度，提出了基于負(fù)荷區(qū)間的削峰填谷控制策略。以BESS容量以及充放電量均衡為約束，通過迭代計(jì)算得出削峰填谷的負(fù)荷控制區(qū)間，并將負(fù)荷曲線與預(yù)測值的差值和離散化的BESS運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分時(shí)分檔匹配，最終確定BESS的具體運(yùn)行，使負(fù)荷穩(wěn)定在期望區(qū)間內(nèi)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的有效性。
在此基礎(chǔ)上，本文還對BESS削峰填谷控制周期的選擇進(jìn)行了一定研究。對固定特點(diǎn)的負(fù)荷，應(yīng)保證控制周期內(nèi)同時(shí)存在波峰和波谷。同時(shí)，為了保證控制的連續(xù)性，連續(xù)周期的波峰、波谷應(yīng)該交叉出現(xiàn)。最后，針對實(shí)時(shí)負(fù)荷與預(yù)測負(fù)荷存在偏差的問題，本文提出了基于BESS電量預(yù)測值的調(diào)整運(yùn)行方案。通過仿真驗(yàn)證了調(diào)整方案的有效性。
BESS最大儲能量也會直接影響其削峰填谷的效果，根據(jù)本文所提出的控制策略，BESS容量越大，削峰填谷的負(fù)荷控制區(qū)間越窄，負(fù)荷越平穩(wěn)。然而，增大BESS容量會大大增加建設(shè)成本。負(fù)荷區(qū)間越窄，波谷和波峰時(shí)對BESS充放電功率的要求越高，技術(shù)要求也相應(yīng)提高。
因此，針對某一特定區(qū)域的負(fù)荷，為達(dá)到預(yù)定的削峰填谷控制目標(biāo)，存在BESS容量的最優(yōu)值，可以結(jié)合區(qū)域歷史負(fù)荷以及未來負(fù)荷變化趨勢，綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素，尋求最優(yōu)BESS容量值。
原標(biāo)題:采用區(qū)間控制的蓄電池儲能電站調(diào)峰運(yùn)行控制策略︱本刊學(xué)術(shù)
