分布式儲能的關鍵應用技術研究進展

發(fā)布日期：2018-01-15 19:15 來源：http://skjsoft.cn 點擊：

近年來，分布式電源大量接入配電網，其接入點的隨機性和出力的不確定性給配電網的規(guī)劃運營帶來了新的問題。與此同時，隨著負荷快速增長，峰谷差不斷增大，城鄉(xiāng)配電網“標準低、聯(lián)系弱、低電壓”等問題日益突出，負荷需求響應作為一種有效調節(jié)手段，在一定程度上可以緩解上述問題，但是要從根本上解決，需要引入儲能技術。

隨著儲能技術進步和成本降低以及需求側的演化發(fā)展，分布式儲能在電力系統(tǒng)中的廣泛應用是未來電網發(fā)展的必然趨勢，也是突破傳統(tǒng)配電網規(guī)劃運營方式的重要途徑。分布式儲能安裝地點靈活，與集中式儲能比較，減少了集中儲能電站的線路損耗和投資壓力，但相對于大電網的傳統(tǒng)運行模式，目前的分布式儲能接入及出力具有分散布局、可控性差等特點。從電網調度角度而言，目前缺乏有效的調度手段，如任其自發(fā)運行，相當于接入一大批隨機性的擾動電源，它們的無序運行無助于電網頻率、電壓和電能質量的改善，也造成了儲能資源的較大浪費。在配電網中合理地規(guī)劃分布式儲能，并調控其與分布式電源和負荷協(xié)同運行，不但可以通過削峰填谷起到降低配電網容量的作用，還可以彌補分布式出力隨機性對電網安全和經濟運行的負面影響。進一步，通過多點分布式儲能形成規(guī)模化匯聚效應，積極有效地面向電網應用，參與電網調峰、調頻和調壓等輔助服務，將有效提高電網安全水平和運行效率。

儲能規(guī)劃技術

目前，分布式儲能的應用場景主要包含用戶側、分布式電源側和配網側 3 個方面，其投資主體包括用戶、分布式電源投資商和電網公司，多以分布式電源、用戶側或微電網為背景引入，電動汽車也是其中的一種重要組成。在配網中，關于分布式儲能規(guī)劃技術的研究主要涉及容量優(yōu)化配置及選點布局 2 個方面，并且當需要同時開展容量和選點研究時，鑒于二者間存在的強耦合關系，在目前國內外開展的研究中，往往將之作為一體化問題處理，多通過將分布式儲能規(guī)劃描述為一個優(yōu)化問題，優(yōu)化目標和約束條件隨應用場景和應用目標而變。優(yōu)化目標主要包括技術性目標和經濟性目標兩類，約束條件一般包含儲能設備布局總點數、儲能本身和系統(tǒng)運行方面的約束條件。

在配網側規(guī)劃儲能系統(tǒng)時，儲容配置和選點布局的一般步驟如下：

1)確定研究對象，電網和儲能應用場景(約束條件、負荷曲線、時間跨度等)。

2)確定電網內可用于安裝儲能設備的節(jié)點數。

3)確定分布式儲能系統(tǒng)的總容量。

4)確定儲能系統(tǒng)的控制策略。

5)確定分布式儲能系統(tǒng)的容量劃分方式。

6)在選定的應用場景中，模擬分布式儲能的分配效果。

儲能參與配電網優(yōu)化運行

儲能系統(tǒng)憑借其快速功率調節(jié)以及兼具供蓄能力的特征，在平滑間歇式能源功率波動、削峰填谷、改善電壓質量以及提供備用電源等方面都發(fā)揮了較大作用，是配電網實現對廣泛接入的分布式能源靈活調節(jié)以及網絡優(yōu)化運行的關鍵所在。當大量可再生能源接入配電網時，其出力的波動性會對配電網的電壓質量帶來不利影響，甚至會使電壓越限，使用儲能裝置可以對接入節(jié)點的可再生能源及負荷進行削峰填谷，從而抑制了功率波動，減小了電壓越限風險，提升了配電網對新能源的接納能力;同時，儲能系統(tǒng)的接入也可以改善配電網潮流、降低網損，優(yōu)化配電網的運行。此外，將多個子儲能系統(tǒng)并聯(lián)在微網中可提高儲能系統(tǒng)的容量，利用儲能系統(tǒng)的快速功率調節(jié)能力，可為整個孤網系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓頻率支撐，維持微網系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。

儲能參與系統(tǒng)輔助服務

儲能系統(tǒng)可通過參與系統(tǒng)輔助服務，對電網起到支撐作用，應用模式主要包括調頻和調峰。不同于傳統(tǒng)火電機組，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)屬于低慣量系統(tǒng)，雖然可以通過虛擬同步或虛擬慣量控制策略獲取一定的阻尼特性，但是作用有限。大量光伏電站或風電場并網會降低電力系統(tǒng)的慣量，弱化電網對頻率的調節(jié)能力，影響其安全穩(wěn)定運行。利用儲能系統(tǒng)，可以進行削峰填谷的工作，減小有功功率的波動;也可以提升可再生電源對頻率調節(jié)的響應能力，改善低慣量系統(tǒng)的一次調頻特性。當光伏電站或風電場不足以響應系統(tǒng)的頻率調節(jié)時，儲能系統(tǒng)可以通過放出或吸收功率，完成新能源電站對電網頻率變化的響應。

總體而言，已有研究大多針對集中式大容量的儲能系統(tǒng)，而對于分布式儲能參與電網輔助服務的協(xié)同控制技術研究還較少。如何構建規(guī)?；植际絻δ軈R聚效應的動態(tài)仿真模型，協(xié)調控制多點布局的分布式儲能以及柔性負荷，亟需開展相關內容的深入研究與應用。有研究定義了負荷聚合商概念，因此進一步可以擴展到儲能參與需求響應和提供輔助服務中，將會出現“資源聚合商”，未來資源聚合商將匯聚若干分布式用戶儲能參與電力市場交易，

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