基于整縣光伏開發(fā)背景下配電網(wǎng)儲能配置研究

姚明月

（國網(wǎng)青海省電力公司海南供電公司）

0 引言

光伏分布式發(fā)電的間歇性和隨機性較強，其儲能呈現(xiàn)出電源-負荷的雙重特性，既能實現(xiàn)對綠電波動的有效平抑，還能實現(xiàn)削峰填谷。發(fā)展光伏分布式發(fā)電產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)新建設電力系統(tǒng)，要促進儲能對配電網(wǎng)的深度融入。對此，要基于整縣光伏開發(fā)背景，深入探究配電網(wǎng)儲能配置策略，對儲能運行相關問題加以簡化，實現(xiàn)對配電網(wǎng)儲能配置的優(yōu)化。

1 整縣分布式光伏儲能配置模式分析

考慮我國儲能站建設實況，整縣分布式光伏儲能配置主要采用兩種模式，一種是集中式模式，另一種是分散式模式，其中分散式儲能配置是在中壓線路或者臺區(qū)配置儲能。對儲能進行配置，能促進變電站減少超承載能力的實際規(guī)模，能避免大規(guī)模改造電網(wǎng)。依托變電站對儲能實施集中配置，難以消除或者緩解臺區(qū)以及中壓配電線路相應的超承載能力問題。分布式光伏對配電網(wǎng)的大量接入會引發(fā)電壓越限，對此，利用儲能配置對中壓配電線路、臺區(qū)等存在的電壓越限進行改善。在光伏裝機容量相等的情況下，分散式儲能配置能避免對變電站、中壓配電線路以及臺區(qū)的大規(guī)模改造，還能改善中壓配電線路以及臺區(qū)的電壓質(zhì)量，能促進對調(diào)峰矛盾的有效緩解［1］。

將縣域電網(wǎng)實際負荷水平作為依據(jù)，考慮整縣光伏具體容量，合理確定儲能配置的具體目的。如果分布式光伏具有較大規(guī)模，要通過儲能配置對光伏返送導致的電網(wǎng)超載問題加以緩解，同時可以將電網(wǎng)調(diào)峰以及調(diào)壓存在的壓力進行緩解。如果分布式光伏容量比當?shù)嘏潆娋W(wǎng)的最大負荷高，則要通過儲能配置就地消納分布式光伏，實現(xiàn)對電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)壓壓力的有效緩解?？紤]政策和技術因素，測算分布式光伏的儲能規(guī)模，要將縣域電網(wǎng)作為測算主體，并綜合考慮電網(wǎng)改造、就地消納等問題的經(jīng)濟性，合理確定儲能配置規(guī)模［2］。

將滲透率較高的分布式光伏接入配電網(wǎng)中，受光伏發(fā)電具有間歇性功率輸出特點的影響，容易引發(fā)潮流雙向流動，進而導致配電網(wǎng)節(jié)點相應的電壓分布出現(xiàn)惡化。儲能裝置能為電壓調(diào)節(jié)提供輔助服務，還能降低配電網(wǎng)運行對大電網(wǎng)功率提出的支撐需求。對配電網(wǎng)實施儲能配置，能優(yōu)化配電網(wǎng)的電壓分布，并增強光伏消納的實際水平。儲能電站建設完成后，優(yōu)先接入辦公負荷集中饋線，以有效減少配電網(wǎng)形成的網(wǎng)損，并促進對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的改善，還能實現(xiàn)對電壓波動實際水平的有效降低，促進電力系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟可靠運行，保障運行安全［3］。

2 運行評價相關指標

對含有較高滲透率的光伏配電網(wǎng)呈現(xiàn)的運行狀態(tài)實施定量評價，要綜合考慮潮流、峰谷差、網(wǎng)損等維度，構(gòu)建運行評價相關指標［4］。

（1）潮流阻塞支路次數(shù)

式中，KPFB表示潮流阻塞支路次數(shù)指標，通過該指標衡量配電網(wǎng)出現(xiàn)潮流阻塞的程度，該指標值與潮流阻塞的嚴重程度成正比；T表示配電網(wǎng)運行周期具備的總時段數(shù)；NB表示支路總數(shù)；Stj表示t時段支路j呈現(xiàn)的視在功率；SN表示額定容量；A表示重載功率系數(shù)，通常取值為0.8；atj表示t時段支路j呈現(xiàn)潮流阻塞標識變量，當線路出現(xiàn)重過載時，其取值為1，否則其取值為0。

（2）電壓越限節(jié)點次數(shù)

式中，KVV表示電壓越限節(jié)點次數(shù)指標，通過該指標衡量配電網(wǎng)發(fā)生電壓越限的程度，該指標值與電壓越限程度成正比；NN表示電壓越限節(jié)點總數(shù)；Uti表示t時段節(jié)點i呈現(xiàn)的電壓值；UN表示額定電壓；ΔUmax表示電壓偏差允許限值，10kV通常取值為0.07p.u.；βti表示t時段節(jié)點i呈現(xiàn)的電壓越限標識變量，當實際電壓大于偏差允許限值時，其取值為1，否則其取值為0。

（3）峰谷差

式中，KPVD表示峰谷差指標，通過該指標衡量配電網(wǎng)峰荷與谷荷二者的差距，該指標值與峰谷差成正比；Pti表示t時段節(jié)點i相應的凈負荷值。

（4）網(wǎng)損

式中，KPL表示總網(wǎng)損指標，通過該指標衡量配電網(wǎng)形成的有功損耗的實際大小，該指標值與網(wǎng)損成正比；ΔPtj表示t時段支路j相應的有功損耗值。

（5）光伏就地消納率

式中，KLC表示光伏就地消納率指標，通過該指標衡量配電網(wǎng)消納光伏的能力，該指標值越大，意味著光伏出力倒送上級電網(wǎng)越少，該指標與就地消納程度和配電網(wǎng)綠電消納能力成正比；Pt，0－1表示t時段首端支路相應的有功功率；φ表示首端支路發(fā)生功率倒送時間段集合；Ptk表示t時段光伏k相應的有功出力；NPV表示光伏總數(shù)量。

3 儲能放電策略

將滲透率較高的綠電接入配電網(wǎng)中，會增強其運行風險。通過儲能對風光荷波動進行平抑出力，實現(xiàn)對綠電消納的促進，優(yōu)化配電網(wǎng)運行。優(yōu)化配置儲能與配電網(wǎng)運行一般通過嵌套雙層尋優(yōu)方式，涉及復雜的計算，在規(guī)劃實踐中缺乏較強的實用性［5］。對此，要探究簡單實用的儲能放電策略，為計算分析潮流提供支持。

要通過儲能充放電運行實現(xiàn)對配電網(wǎng)產(chǎn)生的凈負荷波動的有效平抑，從而實現(xiàn)對光伏消納的有效促進。在運行正常的情況下，儲能出力盡量采用凈負荷功率值，若其凈負荷為正，則儲能實施放電支撐；當凈負荷為負時，儲能實施充電蓄能，將日間形成的光伏電能剩余量向夜間有效轉(zhuǎn)移，促進消納，同時，弱化光荷雙重波動給配電網(wǎng)造成的負面影響。儲能電池具備的容量相對有限，為避免過快耗盡容量，確保對優(yōu)化運行提供連續(xù)支撐，對儲能充放電設置出力限值，當凈負荷比限值高時，儲能以限值出力。在各類不良工況，諸如電壓故障、電壓越限以及潮流阻塞時，限值無法約束儲能出力，允許儲能以變流器相應的最大功率出力，并根據(jù)運行具體需求確定出力值［6］。

4 時序潮流的計算與分析

根據(jù)上文構(gòu)建的配電網(wǎng)運行評價相關指標和簡單實用的儲能充放電具體策略，按照如下步驟，計算分析含有光儲的配電網(wǎng)相應的時序潮流。 （1）對實際配電網(wǎng)進行轉(zhuǎn)化，構(gòu)建數(shù)學模型，依托該模型實施潮流計算，據(jù)此生成各項基礎數(shù)據(jù)，諸如網(wǎng)絡拓撲、支路阻抗、節(jié)點時序等。同時，將光伏容量、PCS容量、儲能電池電量、時序光強、限功率系數(shù)等參數(shù)輸入其中。（2）從運行日場景中選取t時段，作為潮流計算相應的時間斷面。（3）對配電網(wǎng)計算凈負荷值，并以對凈負荷波動實施平抑處理為基礎的充放電策略具備的儲能出力加以確定［7］。 （4）對配電網(wǎng)實施潮流計算，并做好校驗工作，針對越限情形對儲能出力加以調(diào)整，盡量將越限消除，對場景下時段呈現(xiàn)的潮流各項關鍵參數(shù)，諸如電壓、損耗、功率等進行記錄［8］。 （5）對全部時段完成計算的情況加以判斷，如果完成，則對當前日場景相應的配電網(wǎng)運行各項評價指標進行計算，否則步入下一時段，并重返步驟（2）。（6）對全部日場景計算完成情況進行判斷，如果完成，則結(jié)束潮流計算，以運行指標為基礎，分析配電網(wǎng)運行實際情況，優(yōu)化儲能配置，否則步入下一日場景，并重返步驟（2）。

5 結(jié)束語

綜上所述，儲能對配電網(wǎng)的深度融入是發(fā)展新能源和建設新型電力系統(tǒng)的趨勢。在整縣推進光伏分布式發(fā)電開發(fā)的背景下，在滲透率較高的區(qū)域?qū)δ苓M行優(yōu)化配置極為必要。對此，要針對含有較高滲透率的光伏配電網(wǎng)構(gòu)建運行評價相關指標，探究應用對凈負荷波動具有平抑作用的實用性較強的儲能充放電策略，并計算分析含有光儲的配電網(wǎng)相應的時序潮流。整縣大規(guī)模開發(fā)光伏發(fā)電，形成較高的滲透率，光伏接入配電網(wǎng)后，可能引發(fā)各類負面問題，諸如電壓越限、潮流阻塞、擴大峰谷差、增加網(wǎng)損、增強電壓波動性、增加就地消納綠電的難度等。儲能相應的起配滲透率與配電網(wǎng)運行具體要求、饋線負荷參數(shù)及其實際水平、光伏運行具體條件等具有密切關系。若常規(guī)饋線具有適中的負荷，可以在光伏容量達到80%～100%的滲透率時，對儲能加以配置。通過儲能配置，能實現(xiàn)對配電網(wǎng)存在的負面問題的有效減輕，所配置的儲能容量實際大小與運行優(yōu)化具體效果成正相關。增加容量會導致投資增長過快，統(tǒng)籌規(guī)劃儲能容量要綜合考慮光伏開發(fā)實際情況、投資能力、就地消納具體需求、配電網(wǎng)運行具體要求等因素。若常規(guī)饋線不存在嚴重的負面問題，可實施光伏容量10%的儲能配置。