PDF《含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置》

h t t p : / / ww w.

a e p s - i n f o . c o m 含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置 茆美琴,刘云晖,张榴晨,张健(教育部光伏系统研究工程中心,合肥工业大学,安徽省合肥市

2 3

0 0

0 9 ) 摘要:广义储能系统包括固定储能系统和具有存储热能、 势能和电能等的可控负载.针对含有高 渗透率可再生能源的配电网的广义储能优化配置问题, 提出了广义储能配置的二层优化模型.根 据所提方法, 外层采用遗传算法搜索广义储能配置方案, 内层根据动态规划算法得到广义储能的最 优运行策略, 通过内外层交替优化对含有不同渗透率可再生能源以及可控负荷的配电网进行广义 储能容量优化配置, 并在I E E E3 3节点配电网中对提出的方法进行验证.仿真计算结果表明, 在 高渗透率可再生能源条件下, 所提方法能通过可控负载有效增加配电网系统的调控资源, 显著减小 固定储能配置容量, 降低系统的运行成本. 关键词:高渗透率可再生能源;

广义储能;

二层优化;

可控负荷 收稿日期:

2 0

1 8 -

0 6 -

1 5;

修回日期:

2 0

1 9 -

0 1 -

0 2. 上网日期:

2 0

1 9 -

0 2 -

2 6. 国家自然科学基金资助项目(

5 1

5 7

7 0

4 7 ) ;

安徽省科技厅国际 合作项目(

1 6

0 4 b

0 6

0 2

0 1

5 ) .

0 引言 高渗透率可再生能源接入电网, 会使电力系统 热备用、 调频、 调压等辅助服务的调剂资源稀缺, 系 统稳定性、 灵活性控制面临巨大挑战, 从而导致可再 生能源的利用率下降[ 1] , 要实现高比例可再生能源 的应用, 对储能提出了新的需求.考虑到未来电动 汽车参与电力系统调节, 以及需求侧响应等因素, 预 计中国储能需求将达到4

0 0~6

0 0GW [

2 ] .目前以 蓄电池储能、 飞轮储能及压缩空气储能为代表的储 能系统建设成本高[ 3] , 制约了其大规模的商业应用, 因此, 如何合理配置储能以降低投资成本的问题成 为了研究热点. 近年来, 国内外学者针对含可再生能源的配电 网中储能优化配置问题展开了一定的研究, 例如, 针 对主动配电网中光伏发电系统, 提出了与主动配电 网扩展规划相结合的分布式储能优化配置方法[ 4] ;

针对配电网中风力发电系统, 提出了满足风电功率 全部接纳要求且总成本最小的储能选址以及容量配 置方法[ 5] ;

针对分布式可再生能源接入配电网后引 起节点电压偏移的问题, 提出了利用储能电压支撑 能力满足配电网调压需求的储能配置方 法[

6 ] .此外, 还有学者研究在储能优化配置时考虑储能在配 电网孤岛运行时的作用及收益[

7 -

8 ] .但上述研究思 路都集中于降低储能系统本身配置容量的条件下, 达到经济性最优, 鲜有从利用可控负荷削减储能配 置容量需求的角度展开的研究. 随着智能电网的发展, 具有存储热能、 势能和电 能等的负载, 如空调、 制冷、 取暖、 水塔、 热水器[ 9] 、 电 动汽车[

1 0] 等有潜力聚合成大容量的新型储能系统. 但配电网中分布式可再生能源渗透率的上升和大量 电动汽车负荷的使用, 使配电网的运行环境变得更 加复 杂, 以分时电价(price-based)或激励政策(incentive-based)为响应机制的传统需求侧响应技 术内涵( 控制方法、 响应速度) 都不能满足新型配电 网的快速调控需求.因此, 以数小时/数天为时间尺 度进行调控的需求侧响应技术正向以数秒/数小时 为时间尺度进行调控, 且向着以分散性、 自主决策性 等为特征的可交易能源( t r a n s a c t i v ee n e r g y , T E) 体 系演变[