PDF《计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化》

国家自然科 学基金面上项目(51277170). Project supported by China-Danmark Science and Technology Cooperation Project MOST (2014DFG72620), National Natural Science Foundation of China (51277170). 分,可以有效的平抑微电网中可再生能源发电的随 机性和波动性、改善电能质量,维持系统稳定以及 实现并孤网无缝切换等功能,受到了广泛关注 [4] . 但由于目前储能装置造价较昂贵, 运行寿命也较短, 其大规模推广及应用也受到了较大的制约,因此如 何在满足系统运行需求的基础上,对储能系统容量 进行合理规划设计具有重要的现实意义 [5] . 常用的储能系统容量配置和优化方法主要有 肖浩,裴玮,杨艳红,等:计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化

3257 能量平衡法、 波动平抑法、 经济特性优化法

3 大类;

能量平衡法一般从保障持续供电的角度出发,依据 储能来平衡发电机组发电量与用电负荷耗电量间的 不平衡进行容量配置 [6] ;

波动平抑法主要根据储能 系统对波动功率的平抑效果进行储能容量的优化配 置,具体又包括频谱分析法 [7] 、滑动平均法 [8] 、时 间常数法 [9] 等;

经济特性优化法主要是通过建立优 化目标函数和约束条件,将储能系统容量作为优化 变量,采用智能优化算法求取最佳的储能容量.如 文献[10-12]从微电网经济调度角度出发,建立了基 于经济调度的蓄电池容量优化模型.确定了实现综 合成本最低所需配置的储能容量;

文献[13]进一步 计及可靠性约束,建立了基于经济调度并考虑系统 可靠性的微电网储能优化模型;

文献[14]针对风柴 储孤网系统,考虑风电渗透率、储能效率和柴油发 电机运行策略影响,以供电费用最小化为目标,采 用随机优化方法求取最优储能容量并进行了相应的 敏感性分析.但这些文献对于储能的使用寿命均考 虑不足,仅加以了简单的约束,未给出定量的评估 与测算,受储能高投资、低寿命等特点的影响,此 时的储能容量往往也并非最优. 综上,已有相关研究针对微电网储能容量规划 时少有在考虑系统运行的同时对于储能寿命进行定 量评估与测算,规划结果难以有效兼顾系统运行经 济性和储能使用寿命.本文针对微电网中的储能容 量优化配置问题,首先基于电池累积损伤模型量化 评估了充放电功率和充放电深度对蓄电池储能寿命 的影响,在规划时详细考虑含储能微电网的运行过 程,并计入储能寿命反馈修正,以全寿命周期内的 储能系统成本及微电网期望运行成本所构成的整体 费用最低为优化目标,建立了一种同时计及系统运 行和电池寿命的储能容量双层优化模型;

为降低模 型的计算规模和求解难度,给出了一种两阶段优化 的模型求解策略,采用网格自适应直接搜索算法与 改进粒子群算法相结合对模型迭代求解获取了最佳 储能容量;

最后通过算例分析说明了本文的模型及 算法的合理性与有效性.

1 含储能的微电网系统 由分布式发电单元和储能构成的典型微电网 系统如图

1 所示.系统中可再生能源发电单元有光 伏、风电,由于其不直接消耗燃料,不污染环境, 常作为优先利用的资源, 以最大功率跟踪(maximum 图1含储能的微电网系统示意图 Fig.1 Schematic diagram of microgrid with energy storage power point tracking, MPPT)方式跟踪控制最大功率 输出;