主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化配置

陳志

摘要：分布式電源接入配電網(wǎng)不僅存在效率問(wèn)題，還會(huì)給配電網(wǎng)帶來(lái)安全和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，但是若采用分布式儲(chǔ)能就可以解決這個(gè)問(wèn)題，儲(chǔ)能系統(tǒng)如何配置就是一個(gè)值得研究的課題。通過(guò)研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)在配電網(wǎng)優(yōu)化的現(xiàn)狀，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)整功率波動(dòng)、改善電壓質(zhì)量都起著重要作用。主動(dòng)配電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的可再生能源利用和電網(wǎng)優(yōu)化一般取決于主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)是否科學(xué)、系統(tǒng)、合理。這篇論文筆者認(rèn)為優(yōu)化配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置模型必須滿足經(jīng)濟(jì)效率最大化。筆者認(rèn)為不僅要解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，還要保證以最低的運(yùn)行成本，構(gòu)建最優(yōu)的儲(chǔ)能配置，以下對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)配電網(wǎng)分析;具體模型;儲(chǔ)能系統(tǒng);多目標(biāo)優(yōu)化配置;

1引言

近幾年來(lái)，全球資源、氣候變暖、冰川融化等環(huán)境惡化問(wèn)題日益突出。具有綠色環(huán)保、高效方便等特點(diǎn)的綠色可再生資源得到越來(lái)越多人的青睞，比如分布式電源中主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)得到了開(kāi)發(fā)和發(fā)展，給分布式能源的推廣創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，這也是智能配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)所在，未來(lái)能源的發(fā)展趨勢(shì)肯定是滿足綠色環(huán)保又不存在資源枯竭，為了解決環(huán)境惡化和資源枯竭的問(wèn)題就要優(yōu)化主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。主動(dòng)配電網(wǎng)要想實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)節(jié)分布式能源以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行就要優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置，該配置直接影響到主動(dòng)配電網(wǎng)對(duì)于分布式能源能力和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。這篇論文將主要研究?jī)?yōu)化主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能配置， 解決儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置問(wèn)題， 最大效益的發(fā)揮儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)配定網(wǎng)的積極作用。優(yōu)化配置可以先研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的選址，綜合考慮主動(dòng)配電網(wǎng)的線路、容量、負(fù)載能力來(lái)解決選址問(wèn)題。筆者旨在例舉出以下優(yōu)化主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能配置具體策略，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)讓儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的作用最大化。

2分析儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于主動(dòng)配電網(wǎng)的作用

將大量分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入主動(dòng)配電網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行不協(xié)調(diào)，特別是可再生能源在輸出時(shí)存在波動(dòng)性和隨機(jī)性又會(huì)增加操作人員的操作難度。對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化不僅僅是調(diào)整聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，操作人員還得優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)，使其可以靈活調(diào)整確保可以和分布式能源輸出功率相協(xié)調(diào)，優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行流暢確保電能輸出穩(wěn)定。

1.????? 可以改善電荷負(fù)荷特性

在配電網(wǎng)里儲(chǔ)能系統(tǒng)如何改善電荷負(fù)荷特性？工作原理是在負(fù)荷達(dá)到高峰時(shí)通過(guò)放電降低峰值，負(fù)荷在低谷時(shí)通過(guò)充電升高谷值，這樣就可以達(dá)到改善負(fù)荷特性的作用。儲(chǔ)能系統(tǒng)接入后調(diào)節(jié)負(fù)荷的峰谷值效率受到儲(chǔ)能系統(tǒng)接入的總能量影響，一般情況下接入總能量越大，削峰填谷的效果就越顯著，對(duì)于峰谷調(diào)整的程度也就越大，但是存在一個(gè)上限，若是總能量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致饋線峰谷差為零，所以對(duì)接入的能量要嚴(yán)格控制。

2.????? 可以提高電壓質(zhì)量

在將儲(chǔ)能系統(tǒng)引入主動(dòng)配電網(wǎng)， 可以起到控制分布式電源的功率波動(dòng)，改善波動(dòng)的不規(guī)則。如果波動(dòng)不規(guī)則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁不規(guī)則啟停，那么配電網(wǎng)對(duì)用戶供電的質(zhì)量就會(huì)受到影響，為了提升輸出電壓質(zhì)量，接入儲(chǔ)能系統(tǒng)是很有必要的。

3.????? 提供功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力

因?yàn)殡娋W(wǎng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有兩種功能，它可以放電也可以充電，而且在這個(gè)過(guò)程里可以存儲(chǔ)一定的能量，為后面配電系統(tǒng)起備用作用，備用能量用途廣泛。功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力分為正調(diào)節(jié)能力和負(fù)調(diào)節(jié)能力，具體來(lái)說(shuō)是供電能力和蓄電能力。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以給配電網(wǎng)主動(dòng)賦予靈活的調(diào)節(jié)能力，體現(xiàn)了系統(tǒng)的主動(dòng)性。但是儲(chǔ)能系統(tǒng)賦予的主動(dòng)配電網(wǎng)的功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力受兩個(gè)因素制約，一個(gè)因素是儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的能量限制，另一個(gè)因素是受節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流的影響， 因此儲(chǔ)能系統(tǒng)的選址位置是很重要的。儲(chǔ)能系統(tǒng)賦予的功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力是通過(guò)給配電網(wǎng)充電、放電達(dá)到的，具體描述充放電就是儲(chǔ)能系統(tǒng)給配電網(wǎng)的最大供電能力和最大蓄電能力。

儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的最大供電能力：是指電力系統(tǒng)在滿足一定的安全約束條件后可傳輸?shù)淖畲蠊β?，功率是衡量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的最大供電能力的標(biāo)準(zhǔn)，也就是最大正調(diào)節(jié)能力。

最大蓄電能力： 是指在滿足一系列的安全限制條件可存儲(chǔ)的最大能量，在緊急情況下可以用作備用能源，吸收配電網(wǎng)的最大功率就是最大負(fù)調(diào)節(jié)能力。

3主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化配置模型

在對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)， 構(gòu)建模型時(shí)不但考慮填峰削谷的效益，而且要考慮電壓的綜合質(zhì)量和功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力。儲(chǔ)能優(yōu)化選址應(yīng)該合理，電壓節(jié)點(diǎn)和額定電壓盡可能接近，保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。例如在節(jié)點(diǎn)的電壓偏移大時(shí)，選取該節(jié)點(diǎn)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)位置時(shí)要讓在允許的誤差范圍內(nèi)。對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置時(shí)要滿足節(jié)點(diǎn)電壓下系統(tǒng)的最低運(yùn)行成本。

在對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化配置時(shí)，不僅要滿足地理位置和容量配置還要滿足下列特殊限制條件：

1、目前市面上存在的儲(chǔ)能系統(tǒng)，工廠在生產(chǎn)時(shí)大多數(shù)采用電池儲(chǔ)能，因?yàn)殡姵貎?chǔ)能是采用模板化的設(shè)計(jì)和密封，所以儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元必須是離散獨(dú)立的。

2、為了減少儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行影響，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)能單元容量值應(yīng)該有所限制要求，不能超過(guò)。

3、因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)和安裝都是需要高額資金的，還有上級(jí)電網(wǎng)造成的影響， 因此儲(chǔ)能系統(tǒng)的總?cè)萘恐挡荒艹^(guò)上級(jí)電網(wǎng)容量的四分之一。因?yàn)閮?chǔ)能的建設(shè)成本是由能量容量和功率大小決定的，所以要在考慮容量和效率最大化時(shí)也要經(jīng)濟(jì)成本最小化。

4總結(jié)

這篇論文主要研究了如何對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，在構(gòu)建模型時(shí)要滿足提升削峰填谷能力、電壓質(zhì)量和功率主動(dòng)調(diào)節(jié)能力這三個(gè)目標(biāo)，確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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