分布式儲(chǔ)能優(yōu)化配置影響因素的評(píng)價(jià)方法研究

摘 "要： 合理的分布式儲(chǔ)能配置不僅可以推動(dòng)可再生能源的應(yīng)用，還可提高分布式電源的運(yùn)行穩(wěn)定性、維持系統(tǒng)頻率和電壓穩(wěn)定、補(bǔ)償負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)、降低供電成本等。在此基礎(chǔ)上提出了一種分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合評(píng)估體系，該體系除了考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響因素及技術(shù)性能外，還綜合儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性等，并結(jié)合多方專家干預(yù)選取典型技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以導(dǎo)則規(guī)定、成熟的技術(shù)結(jié)論及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為指標(biāo)評(píng)價(jià)判據(jù)，能夠準(zhǔn)確應(yīng)用到工程評(píng)價(jià)，得到科學(xué)的評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行評(píng)估，得到儲(chǔ)能配置情況分析結(jié)果，驗(yàn)證分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)評(píng)估體系的有效性，同時(shí)也為系統(tǒng)控制策略調(diào)整、儲(chǔ)能配置優(yōu)化方向提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： 分布式儲(chǔ)能系統(tǒng); 影響因素; 綜合評(píng)估體系; 評(píng)價(jià)指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN919?34; TM615 " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " " " " " " " " " "文章編號(hào)： 1004?373X（2015）02?0152?06

Evaluation method of distributed energy storage system in consideration of optimization configuration influence factors

YANG Yi1， LIU Jie1， YU Jian?cheng2， ZHANG Pan2， WANG Xu?dong3， XIAO Jun4

（1. Tianjin Tianda Qiushi Electric Power High Technology Co.， Ltd， Tianjin 300384， China;2. Tianjin Electric Power Corporation， Tianjin 300010， China;

3. Electric Power Research Institute， Tianjin Electric Power Corporation， Tianjin 300384， China;

4. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education， Tianjin University， Tianjin 300072， China）

Abstract： Reasonable distributed energy storage configuration can not only promote renewable energy application， but also improve the running stability of the distributed power， maintain the system frequency and voltage stability， compensate the random fluctuation of load， reduce the power supply cost， etc. In consideration of these， a comprehensive evaluation system for distributed energy storage system is put forward in this paper， in which the influence factors and technical performance of energy storage system， as well as the efficiency， security and reliability of integrated energy storage are considered. In combination with many experts’ interventions to select typical technical indexes and economic indexes， and by taking guide rule stipulation， mature technology conclusion and running experience as evaluation criterion， it is able to accurately be applied to the engineering evaluation to obtain scientific evaluation results. Energy storage configuration analysis results can be obtained by evaluating the actual project to verify the validity of the distributed energy storage evaluation system. It also provided a guidance for the control strategy adjustment and energy storage configuration optimization direction.

Keywords： distributed energy storage system; influencing factor; comprehensive evaluation system; evaluation indicator

0 "引 "言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。但是分布式電源并網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，根本原因在于其出力具有間歇性和隨機(jī)性。因此儲(chǔ)能系統(tǒng)作為分布式發(fā)電系統(tǒng)必要的能量緩沖環(huán)節(jié)，其作用越來(lái)越重要。

分布式儲(chǔ)能是指在用電側(cè)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、化學(xué)能等其他能量形式存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)再轉(zhuǎn)換成電能釋放出來(lái)的一種裝置。在規(guī)劃分布式電源的同時(shí)引入分布式儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)需求側(cè)的管理，消除系統(tǒng)晝夜間峰谷差，平滑間歇性分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)的功率波動(dòng)[1]。分布式儲(chǔ)能裝置的引入，不僅可以更有效地降低供電成本，還可以促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的手段[2]。儲(chǔ)能技術(shù)作為保證供電質(zhì)量和分布式發(fā)電系統(tǒng)效率的有效途徑，已經(jīng)成為促進(jìn)可再生能源應(yīng)用和提高輸配電系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段。

目前已有很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)分布式儲(chǔ)能的優(yōu)化配置進(jìn)行了相關(guān)研究，取得了許多理論和實(shí)踐方面的成果：文獻(xiàn)[3]針對(duì)風(fēng)光復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能單元的容量?jī)?yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研究，利用蓄電池儲(chǔ)能與飛輪儲(chǔ)能的互補(bǔ)特性，將二者綜合考慮，以最小成本為優(yōu)化目標(biāo)，系統(tǒng)性能指標(biāo)為約束，應(yīng)用基于隨機(jī)模擬的遺傳算法，進(jìn)行容量的組合優(yōu)化設(shè)計(jì)，但由于其約束條件沒(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素，勢(shì)必造成結(jié)果不準(zhǔn)確;文獻(xiàn)[4]針對(duì)同一問(wèn)題，通過(guò)詳細(xì)分析儲(chǔ)能容量合理取值受到的各種影響因素，利用儲(chǔ)能容量成本及風(fēng)電場(chǎng)輸出功率平滑效果輔助判據(jù)，得出風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量合理的取值范圍。研究成果均可用于對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行配置，理論研究技術(shù)相對(duì)成熟，但是由于技術(shù)局限性及誤差，無(wú)法判定配置結(jié)果是否滿足工程需求。文獻(xiàn)[5?6]提出一些衡量風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)供電可靠性的指標(biāo)，如負(fù)載缺電率和蓄電池組荷電狀態(tài)等。

綜上所述，目前并未形成科學(xué)的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)配置合理性評(píng)估方法，所有研究工作主要以功率平衡和提高供電可靠性為目標(biāo)，如何正確評(píng)估儲(chǔ)能優(yōu)化配置，包括現(xiàn)狀配置和規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化配置的評(píng)估，是提出儲(chǔ)能最優(yōu)配置方案的前提。本次研究針對(duì)分布式儲(chǔ)能配置的應(yīng)用現(xiàn)狀提出了一種包含儲(chǔ)能技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合評(píng)估方法，用以判斷儲(chǔ)能規(guī)劃的混合儲(chǔ)能是否能夠滿足提高供電可靠性，提高可再生能源利用率，提高經(jīng)濟(jì)性等要求。

1 "儲(chǔ)能容量配置影響因素分析

儲(chǔ)能容量配置影響因素是關(guān)系到儲(chǔ)能性能的重要方面，直接影響到儲(chǔ)能容量配置對(duì)供電可靠性、可再生能源利用率及儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的高低，同時(shí)也關(guān)系到儲(chǔ)能容量配置評(píng)估體系的指標(biāo)提取[7]。

1.1 "外部因素

（1） 環(huán)境因素

影響到儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置的重要方面之一是外界環(huán)境的影響，具體包括3個(gè)方面：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和灰塵。不同的環(huán)境溫度和濕度對(duì)儲(chǔ)能的正常運(yùn)行有不同的影響，溫度、濕度過(guò)高或者灰塵過(guò)多都會(huì)影響儲(chǔ)能的壽命，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。影響儲(chǔ)能性能的環(huán)境因素如圖1所示。

（2） 外部條件因素

影響到儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置的還有來(lái)自外界條件的一些因素，包括負(fù)荷需求、分布式能源的出力。根據(jù)負(fù)荷的需求變化和分布式能源出力的大小來(lái)合理配置儲(chǔ)能的容量，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的總投資計(jì)劃。影響儲(chǔ)能性能的外界條件因素如圖2所示。

lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼24t1.tifgt;

圖1 影響儲(chǔ)能性能的環(huán)境因素lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼24t2.tifgt;

圖2 影響儲(chǔ)能性能的外界條件因素

在給定負(fù)荷條件下考慮儲(chǔ)能容量規(guī)劃的問(wèn)題，由于分布式電源為間歇性的，負(fù)荷也是波動(dòng)性的，電力儲(chǔ)能規(guī)劃應(yīng)該考慮現(xiàn)有負(fù)荷水平。若負(fù)荷水平大于分布式電源出力和電力儲(chǔ)能的容量之和，則無(wú)優(yōu)化的必要;而如果負(fù)荷水平遠(yuǎn)小于分布式電源的出力和電力儲(chǔ)能的容量之和，則有優(yōu)化的空間。

1.2 "內(nèi)部因素

儲(chǔ)能的自身特性也是影響儲(chǔ)能容量配置的重要因素之一，影響儲(chǔ)能自身特性的因素很多，主要包括：能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、能量轉(zhuǎn)換效率、充電效率、放電效率。

影響儲(chǔ)能性能的內(nèi)部因素如圖3所示。

lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼24t3.tifgt;

圖3 影響儲(chǔ)能性能的內(nèi)部因素

2 "儲(chǔ)能容量配置評(píng)估體系構(gòu)建

儲(chǔ)能容量配置評(píng)估體系構(gòu)建方法采用傳統(tǒng)評(píng)估體系[8]，其指標(biāo)選取應(yīng)遵循數(shù)據(jù)一致性、真實(shí)性與可度量性等原則。

2.1 "評(píng)估體系指標(biāo)選取

評(píng)估體系指標(biāo)選取國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能研究中的通用指標(biāo)，并結(jié)合儲(chǔ)能技術(shù)及經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)給予專家干預(yù)，進(jìn)行篩選。

（1） 供電可靠性

隨著風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，其功率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的沖擊越來(lái)越突出，嚴(yán)重的威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)際上較多參考文獻(xiàn)采用的供電損失率[ηLPSP]和持續(xù)供電能力作為衡量聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠性的指標(biāo)。

供電損失率[ηLPSP]是一個(gè)廣泛運(yùn)用于風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)中優(yōu)化儲(chǔ)能容量配置的工程應(yīng)用指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，因此選擇供電損失率為供電可靠性的一級(jí)指標(biāo)。

（2） 補(bǔ)償效果

儲(chǔ)能裝置應(yīng)用于大規(guī)模的、并網(wǎng)型間歇式的電源中，其主要目標(biāo)是平抑功率波動(dòng)，提高電能質(zhì)量。因此，選取功率波動(dòng)為補(bǔ)償效果的一級(jí)指標(biāo)，其具體指標(biāo)超出約束次數(shù)、方均根偏差、絕對(duì)波動(dòng)率為二級(jí)指標(biāo)。

（3） 綜合效率

儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效率指標(biāo)涵蓋了整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的損耗，包括逆變器的效率、儲(chǔ)能充放電的效率以及網(wǎng)絡(luò)效率。綜合效率越高，各個(gè)設(shè)備的損耗越低，整個(gè)系統(tǒng)的性能越好?？紤]設(shè)備的損耗受到設(shè)備自身的特性影響，評(píng)估指標(biāo)僅考慮網(wǎng)損率。

（4） 可再生能源利用率

國(guó)際上較多參考文獻(xiàn)采用能量浪費(fèi)率[ηexc]指導(dǎo)風(fēng)光儲(chǔ)容量配比，該指標(biāo)屬于衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)可再生能源利用率的指標(biāo)，可以間接評(píng)價(jià)儲(chǔ)能的配置對(duì)可再生能源利用率的影響。

（5） 經(jīng)濟(jì)性

目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種高性能儲(chǔ)能元件，部分成本很高，由于建設(shè)智能電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能裝置需求量較大，儲(chǔ)能元件的合理成本也是影響儲(chǔ)能配置方案的重要因素之一。

由于與儲(chǔ)能配合的各類(lèi)分布式電源在運(yùn)行特性和受環(huán)境影響方面不同，這里主要采用總凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率、投資回收期3個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性，該指標(biāo)體現(xiàn)了儲(chǔ)能配置應(yīng)用的綜合效果，可有效減少分布式電源特殊性造成的影響。

2.2 "評(píng)估體系結(jié)構(gòu)

按照指標(biāo)體系構(gòu)建方法，結(jié)合專家多方面意見(jiàn)，確定如圖4所示的儲(chǔ)能優(yōu)化配置綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

lt;E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201502＼Image＼24t4.tifgt;

圖4 儲(chǔ)能優(yōu)化配置綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

3 "底層指標(biāo)計(jì)算方法及評(píng)價(jià)判據(jù)

3.1 "底層指標(biāo)計(jì)算方法

供電可靠性

供電損失率[ηLPSP]是系統(tǒng)不能滿足的負(fù)荷需求量與評(píng)估期總負(fù)荷需求量的比值。

當(dāng)蓄電池放電至最小值[Cbatmin]時(shí)，控制系統(tǒng)斷開(kāi)蓄電池和負(fù)荷的連接，負(fù)荷需求即不能滿足。[t]時(shí)間內(nèi)的供電損失值為：

[ELPS（t）=PloadΔt-[PPV（t）Δt+PWG（t）Δt+ " " " " " " " Cbat（t）-Cbatmin]ηinv]

評(píng)估期T內(nèi)，供電損失率表示為：

[ηLPSP（t）=t=1TELPS（t）/t=1TPloadΔt]

式中：[Δt]為用于計(jì)算的步長(zhǎng);T為評(píng)估期，并假設(shè)評(píng)估期內(nèi)風(fēng)、光發(fā)電出力保持不變。

3.2 "補(bǔ)償效果

（1） 超出約束次數(shù)[NOP]是指全數(shù)據(jù)長(zhǎng)度內(nèi)，各點(diǎn)同目標(biāo)曲線偏差的絕對(duì)值超出允許偏差功率的次數(shù)。其計(jì)算公式為：

[NOP=i=1NOPi， i=1，2，…，N]

式中：[OPi=1， " " " " PC igt;PClim0， " " " " PC i≤PClim]。

（2） 方均根偏差RMS是指全數(shù)據(jù)長(zhǎng)度內(nèi)，各點(diǎn)同目標(biāo)曲線偏差的平方和除以數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)后開(kāi)平方。方均根偏差的計(jì)算公式為：

[RMS=i=1N（PC i-PClim）2N]

（3） 波動(dòng)率是指相鄰的兩個(gè)時(shí)間窗口的平均值之差與額定功率之比。其計(jì)算公式為：

[Rflur（n）=Pramp（n）PN=Pmean（n+1）-Pmean（n）PN]

式中[PN]為可再生能源額定功率。

3.3 "綜合效率

系統(tǒng)損耗率為電量傳輸過(guò)程中的損失量與供電量的比值。

[系統(tǒng)損耗率=供電量-售電量供電量]

3.4 "可再生能源利用率

能量浪費(fèi)率[ηexc]為風(fēng)力、光伏發(fā)電浪費(fèi)的功率與評(píng)估期負(fù)載總的功率要求的比值[9]。

當(dāng)[PWG（t）+PPV（t）+Pbat（t）=Ptotal（t）gt;Pref（t）]時(shí)，風(fēng)力和光伏發(fā)電浪費(fèi)能量的計(jì)算公式為：

[EWE（t）=[PPV（t）+PWG（t）]Δt-{PrefΔtηinv+ " " " " " " "[Cbatmax-Cbat（t-1）ηcha]}]

式中[EWE（t）]是在滿足負(fù)荷要求和儲(chǔ)能元件充電要求的基礎(chǔ)上，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電浪費(fèi)的能量[10]。能量浪費(fèi)率的計(jì)算公式為：

[ηexc（T）=EWE（T）2t=1TPload（t）Δt]

3.5 "經(jīng)濟(jì)性

（1） 凈現(xiàn)值。凈現(xiàn)值是項(xiàng)目方案整個(gè)壽命期內(nèi)各年的收益、費(fèi)用或凈現(xiàn)金流按一定的折現(xiàn)率折現(xiàn)得到的現(xiàn)值代數(shù)和，是反映項(xiàng)目盈利能力的最重要指標(biāo)。

[NPV=t=0n（CI-CO）（1+i）-t]

式中：CI為第t年的現(xiàn)金流入;CO為現(xiàn)金流出;i為基準(zhǔn)收益率;n為項(xiàng)目壽命。

（2） 內(nèi)部收益率

內(nèi)部收益率是指使方案在研究期內(nèi)一系列收入和支出的現(xiàn)金流量?jī)衄F(xiàn)值為零時(shí)的折現(xiàn)率，也是反映項(xiàng)目盈利能力的重要指標(biāo)。

[t=0nPt（1+i*）t=0]

式中：[Pt]為第[t]年的凈現(xiàn)金流;[i*]為待求的內(nèi)部收益率;n為設(shè)備經(jīng)濟(jì)使用年限。

（3） 投資回收期

投資回收期是工程項(xiàng)目的凈收益抵償全部投資所需要的時(shí)間，是反映項(xiàng)目財(cái)務(wù)投資回收能力的重要指標(biāo)。分靜態(tài)投資回收期和動(dòng)態(tài)投資回收期兩種。

[P0=t=1PtRt1+it]

式中：[P0]為初投資;[i]為基準(zhǔn)收益率;[Rt]為每年的凈收益;Pt為投資回收期。

3.6 "指標(biāo)評(píng)價(jià)判據(jù)

在對(duì)儲(chǔ)能配置進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中，需要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這些指標(biāo)只有在一定的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能才會(huì)達(dá)到最好的配置效果，因此需要確定這些指標(biāo)的合理運(yùn)行范圍[11]。

已選指標(biāo)選擇評(píng)價(jià)判據(jù)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)分布式儲(chǔ)能的特點(diǎn)和評(píng)價(jià)目的確定，參考了相關(guān)導(dǎo)則、相應(yīng)的理論推導(dǎo)，借鑒一些相關(guān)理論成形的結(jié)論，并邀請(qǐng)多位專家進(jìn)行干預(yù)。

儲(chǔ)能優(yōu)化配置綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的判據(jù)主要來(lái)源有4個(gè)方面，總結(jié)如下：

（1） 導(dǎo)則中規(guī)定的數(shù)值;

（2） 通過(guò)導(dǎo)則中所規(guī)定的一些數(shù)據(jù)所進(jìn)行的理論研究;

（3） 大量文獻(xiàn)中成形的、被認(rèn)可的結(jié)論;

（4） 在理論研究中個(gè)別值根據(jù)長(zhǎng)期運(yùn)行、規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)確定。

通過(guò)以上方法得到評(píng)估指標(biāo)評(píng)價(jià)判據(jù)具體如下：

（1） PI值、均方根、超出約束次數(shù)。PI值越小補(bǔ)償效果越好;均方根偏差越小補(bǔ)償效果越好，超出約束次數(shù)越少，補(bǔ)償效果越好。

（2） 能量浪費(fèi)率。依據(jù)《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定數(shù)值，計(jì)算能量浪費(fèi)率，其值越小，表明可再生能源利用率越高。

（3） 絕對(duì)波動(dòng)率、波動(dòng)率。絕對(duì)波動(dòng)率值越小，說(shuō)明補(bǔ)償效果越好。波動(dòng)率反應(yīng)的是可再生能源出力的情況，理想情況下，可再生能源波動(dòng)越小越好。

（4） 總凈現(xiàn)值。在經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中，若凈現(xiàn)值大于等于零，則該方案在經(jīng)濟(jì)上可以接受;若凈現(xiàn)值小于零，則該方向在經(jīng)濟(jì)上不可接受。凈現(xiàn)值越大，方案越優(yōu)，投資效益越好。

（5） 內(nèi)部收益率。在單方案評(píng)價(jià)中，內(nèi)部收益率大于基準(zhǔn)收益率 ，方案可行，且IRR越大越好;在多方案評(píng)選中，IRR越大，方案越優(yōu)。因此，該指標(biāo)為收益性指標(biāo)，取值愈大愈好。

（6） 投資回收期。在單方案評(píng)價(jià)中，Pt小于國(guó)家或有關(guān)部門(mén)規(guī)定的基礎(chǔ)投資回收期，方案可行，且Pt越小越好;在多方案評(píng)選中，Pt越小，方案越優(yōu)。因此，該指標(biāo)為成本型指標(biāo)，取值愈小愈好。

4 "實(shí)例分析

4.1 "智能營(yíng)業(yè)廳概況

本文以天津市中新生態(tài)城智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳為依據(jù)，采用分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)評(píng)估方法對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。

智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳的微電網(wǎng)系統(tǒng)是由30 kWp光伏、6 kW風(fēng)機(jī)構(gòu)成分布式電源，以15 kW×4 h鋰離子電池作為儲(chǔ)能設(shè)備，以10 kW照明和5 kW電動(dòng)汽車(chē)充電樁共15 kW作為微網(wǎng)負(fù)荷，于2011年9月17日正式投入運(yùn)行，其運(yùn)行方式為并網(wǎng)運(yùn)行。

智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制目標(biāo)為削峰填谷和控制聯(lián)絡(luò)線功率，運(yùn)行效果如下：

（1） 微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行供電可靠性達(dá)到99.999%;

（2） 儲(chǔ)能電池在一天中充放電頻繁，多達(dá)百余次;

（3） 實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)并離網(wǎng)模式安全切換;

（4） 并網(wǎng)模式下市電與微網(wǎng)系統(tǒng)的交換功率波動(dòng)較大，與預(yù)期規(guī)定的 ±2 kW偏差較大，致使微網(wǎng)對(duì)母線產(chǎn)生一定的沖擊，當(dāng)期不影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

該項(xiàng)目在運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題，后期為合理改建優(yōu)化儲(chǔ)能配置，使其達(dá)到理想運(yùn)行效果，需對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)能配置評(píng)估。

4.2 "儲(chǔ)能配置評(píng)估

此處僅在削峰填谷場(chǎng)景下對(duì)智能營(yíng)業(yè)廳儲(chǔ)能配置進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)前已有智能營(yíng)業(yè)廳儲(chǔ)能一個(gè)季度運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析，選取2012年6月13日的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估分析。

（1） 供電損失率

在智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳外部電網(wǎng)停電時(shí)，儲(chǔ)能配置能夠滿足智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳在孤網(wǎng)運(yùn)行的負(fù)荷供電需求，達(dá)到可靠性提升效果的要求。因此，其供電損失率為0。

（2） 功率波動(dòng)

功率波動(dòng)在削峰填谷場(chǎng)景下的評(píng)估指標(biāo)為：功率越限次數(shù)、方均根偏差。由于智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳微網(wǎng)僅為光儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)，評(píng)估數(shù)據(jù)選取光伏開(kāi)啟至關(guān)閉時(shí)間段。

① 功率越限次數(shù)。按照聯(lián)絡(luò)線功率在±2 kW的區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，儲(chǔ)能運(yùn)行功率超過(guò)約束曲線150次。實(shí)際聯(lián)絡(luò)線功率與目標(biāo)運(yùn)行曲線如圖5所示。

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圖5 實(shí)際聯(lián)絡(luò)線功率與目標(biāo)運(yùn)行曲線

② 方均根偏差。根據(jù)聯(lián)絡(luò)線功率交換情況，和預(yù)期控制聯(lián)絡(luò)線的交換功率目標(biāo)值，通過(guò)公式計(jì)算得到聯(lián)絡(luò)線交換功率的方均根偏差RMS=3.67。

（3） 系統(tǒng)損耗率

網(wǎng)損率主要體現(xiàn)蓄電池的型號(hào)、逆變器的類(lèi)型以及儲(chǔ)能的接入位置，本次的儲(chǔ)能配置情況評(píng)估是單點(diǎn)儲(chǔ)能配置情況，儲(chǔ)能的接入位置影響可忽略，僅僅與儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的能量轉(zhuǎn)換、傳輸效率相關(guān)：

[系統(tǒng)損耗率=供電量-售電量供電量=市電送電量+光伏發(fā)電量-儲(chǔ)能放電量-負(fù)荷用電量市電送電量+光伏發(fā)電量]

通過(guò)儲(chǔ)能充放電數(shù)據(jù)分析和計(jì)算可得智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳儲(chǔ)能系統(tǒng)網(wǎng)損率為21.52%。

（4） 能源浪費(fèi)率

從智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，但是，受到聯(lián)絡(luò)線功率波動(dòng)控制的限制，對(duì)多余的光伏發(fā)電進(jìn)行切除，造成部分能量的浪費(fèi)。

[能量浪費(fèi)率=浪費(fèi)的電量最大發(fā)電量=光伏提供最大的發(fā)電量-光伏實(shí)際發(fā)電量+系統(tǒng)損耗電量光伏提供最大的發(fā)電量+市電提供電量]

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算可知，智能營(yíng)業(yè)廳全天的能源浪費(fèi)率為41.26%，能源浪費(fèi)率處于較高水平。微網(wǎng)光伏系統(tǒng)最大出力與實(shí)際出力曲線如圖6所示。

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圖6 微網(wǎng)光伏系統(tǒng)最大出力與實(shí)際出力曲線

（5） 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳的儲(chǔ)能配置結(jié)果，計(jì)算得到凈現(xiàn)值為-97.9萬(wàn)元。由于內(nèi)部收益率的邊界條件是NPV必須大于0，若NPV小于0，則內(nèi)部收益率IRR、投資回收期計(jì)算沒(méi)有意義。

根據(jù)評(píng)估體系和評(píng)估方法，對(duì)智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳儲(chǔ)能配置情況進(jìn)行評(píng)估分析，評(píng)估結(jié)果如表1所示。

表1 評(píng)估指標(biāo)匯總

針對(duì)以上計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)際配置結(jié)果能夠滿足期望運(yùn)行要求，但儲(chǔ)能補(bǔ)償效果較差，尤其是功率波動(dòng)和能量的損耗及浪費(fèi)，主要原因表現(xiàn)為：控制策略過(guò)于簡(jiǎn)單;現(xiàn)狀負(fù)荷遠(yuǎn)小于光伏系統(tǒng)發(fā)電容量。基于評(píng)估結(jié)果，建議隨著負(fù)荷的增長(zhǎng)及時(shí)調(diào)整智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳微網(wǎng)的控制策略：仍以聯(lián)絡(luò)線的功率波動(dòng)為控制目標(biāo)，調(diào)整控制邊界條件;允許光伏并網(wǎng)上網(wǎng)，以平滑聯(lián)絡(luò)線功率為控制目標(biāo)，調(diào)整控制邊界條件，使智網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳微網(wǎng)達(dá)到最佳效果。

5 "結(jié) "語(yǔ)

本文提供了一套科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)的儲(chǔ)能容量配置綜合評(píng)估體系和方法，通過(guò)該體系能夠全面評(píng)估儲(chǔ)能規(guī)劃的混合儲(chǔ)能是否滿足供電可靠性、可再生能源利用率、經(jīng)濟(jì)性等方面的提高效果，并以此為依據(jù)可提出改善儲(chǔ)能配置效果的方案策略，為儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置提供量化標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)儲(chǔ)能容量配置的設(shè)計(jì)，為混合儲(chǔ)能建設(shè)項(xiàng)目的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，提升儲(chǔ)能容量安排合理性，規(guī)范分布式電源及微網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目投資管理，減少盲目投資及短期行為，增強(qiáng)投資的全局觀念，提高電網(wǎng)公司總體效益。

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