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(bào)》上撰文，根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)作用不同,提出了一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的主動(dòng)配電網(wǎng)容量配置方法。

以兼顧復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)加入后分布式能源的波動(dòng)率最小及整個(gè)主動(dòng)配電系統(tǒng)負(fù)荷缺電率最小為目標(biāo)函數(shù),實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

首先,對(duì)比分析復(fù)合儲(chǔ)能和單一儲(chǔ)能對(duì)平抑新能源波動(dòng)的效果;其次,選取不同濾波時(shí)間常數(shù)在滿足優(yōu)化目標(biāo)的前提下配置系統(tǒng)容量,對(duì)比兩種儲(chǔ)能形式容量需求;最后,采用自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)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(dòng)的情況下合理地減小負(fù)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(diǎn)為負(fù)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(kuò)展，很難滿足負(fù)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(dòng)配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。

主動(dòng)配電網(wǎng)通過調(diào)控具有隨機(jī)性和間歇性出力的可再生能源電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)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(dòng)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(jì)價(jià)值。

根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能中不同類型的儲(chǔ)能形式在主動(dòng)配電網(wǎng)中所起的作用不同，如功率型儲(chǔ)能單元(超級(jí)電容)以及能量型儲(chǔ)能單元(磷酸鐵鋰電池)各自的特點(diǎn)，按照以下原則進(jìn)行相應(yīng)的功率分配:超級(jí)電容等功率型儲(chǔ)能單元主要平滑主動(dòng)配電網(wǎng)中波動(dòng)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(shì)得到充分展現(xiàn);磷酸鐵鋰電池等能量型儲(chǔ)能單元主要平滑主動(dòng)配電中所需功率，采用復(fù)合儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)合理地優(yōu)化配置使得主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行。若儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率或系統(tǒng)的容量不足，會(huì)導(dǎo)致分布式能源發(fā)電存儲(chǔ)量不夠，不能很好地滿足負(fù)荷需求;但若以擴(kuò)大容量為解決問題的途徑，又會(huì)增大初始和運(yùn)維成本;若未進(jìn)行合理地容量配置，也會(huì)存在新能源供給不足或浮充的情況，嚴(yán)重影響儲(chǔ)能電池的壽命。

對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行合理地配置時(shí)，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(gè)步驟。前者主要是為了確定目標(biāo)函數(shù)及一系列的等式或不等式約束條件。文獻(xiàn)［11］對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行容量配置時(shí)，以平衡分布式發(fā)電及負(fù)荷需求為約束進(jìn)行優(yōu)化配置，以經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo);文獻(xiàn)［12］中考慮微網(wǎng)孤島運(yùn)行模式，以極限離網(wǎng)狀態(tài)為目標(biāo)函數(shù)容量配置。

對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行容量配置中，多在滿足供電可靠性的同時(shí)考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，利用優(yōu)化算法得到各微源和儲(chǔ)能單元的容量配置組合。文獻(xiàn)［13］針對(duì)孤網(wǎng)下的風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在滿足供電可靠性的同時(shí)考慮系統(tǒng)的總投資成本最低。

然而針對(duì)復(fù)合儲(chǔ)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(chǔ)能裝置，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行能量管理，發(fā)揮其特定的優(yōu)勢(shì)是需要解決的關(guān)鍵問題。特別是在主動(dòng)配電網(wǎng)中高滲透率的可再生能源波動(dòng)較大、負(fù)荷突變乃至運(yùn)行模式頻繁切換，對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)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(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)中復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置進(jìn)行研究，提及了一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的主動(dòng)配電網(wǎng)容量配置方法，充分地考慮了對(duì)分布式能源的功率波動(dòng)抑制和最大限度地滿足負(fù)荷的需求，提出了為減小分布式能源波動(dòng)和負(fù)荷缺電率的多目標(biāo)函數(shù)，并且采用自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行求解，充分分析了復(fù)合儲(chǔ)能較單一儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)，并且分析了需求等級(jí)不同情況下，超級(jí)電容和蓄電池配置方案，有效地實(shí)現(xiàn)供電可靠性和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

結(jié)論

本文針對(duì)接入多微網(wǎng)集群的主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行研究，選取合適的復(fù)合儲(chǔ)能容量配比方法，在有效抑制風(fēng)電波動(dòng)基礎(chǔ)上，降低了母線上負(fù)荷的缺電率，進(jìn)而減少了購電量，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)配網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)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(duì)值最小為優(yōu)化目標(biāo)，合理地配置了蓄電池和超級(jí)電容的容量，與單一儲(chǔ)能形式相比，較為明顯地平了抑分布式能源的波動(dòng)，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(jí)合理配置復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量，以負(fù)荷缺電率最小為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)不同的濾波時(shí)間常數(shù)來配置功率型和能量型儲(chǔ)能容量，有效地實(shí)現(xiàn)供電可靠性和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3)本文采用自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)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(dòng)的情況下合理地減小負(fù)荷的缺電率。