[发明专利]一种基于容量限值约束的微网储能装置设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于城市并网型微网系统规划设计的基于容量限值约束的微网储能装置设计方法。

背景技术

当前能源局势紧张，环境污染严重，国家下达各类政策支持电网改造，减轻电网供电压力。随着负荷量的不断增长，其对电能质量和供电可靠性提出更高要求。目前储能装置技术以其储存电能，能够实现削峰填谷，平滑功率波动的特点，越来越受到用户的青睐。系统储能装置能够进行有功/无功控制，实现系统功率的实时平衡，补偿可再生能源的波动，从而提高系统的稳定性。

在城市并网型微网系统的规划设计中，储能装置具有提高配电系统可靠性、能量管理、提高电能质量、提高分布式电源的消纳能力等多方面作用，因此储能装置优化配置是一个具有多约束和多目标的优化问题。

在城市配电网中，受地形条件限制，分布式电源以光伏发电为主，同时还存在少量风力发电；储能装置中，目前在工程实际中应用最为广泛、技术最为成熟的是铅酸蓄电池。

这里以光伏和风机配置铅酸蓄电池为例，针对不同的优化目标给出储能装置优化配置原则。

1.以平抑波动为目标的储能装置配置

主要是光伏和风机发电系统的分布式电源出力受天气条件直接影响，其出力具有间歇性和不确定性，为了提高分布式电源出力的电能质量，提高配电网对分布式电源的消纳能力，应为分布式电源配置储能装置，最大限度平抑其出力波动。

对于光伏发电系统，由于光照条件具有典型的日周期性，可以将光伏典型日出力曲线作为标准，储能装置配置的目标是补偿光伏实际出力与典型出力之间的差值，如图7所示.

对于风机发电系统，并没有典型日出力曲线，因此定义风机出力的波动率，波动率是指在固定的时间间隔内，风机输出功率最大值与最小值的差额与风机额定输出功率的比值。储能装置配置的目标是将风机出力波动率控制在一定范围，如图8所示。

2.以能量管理为目标的储能装置配置

不含储能装置的传统配电系统中，电能实时平衡，无法存储；同时分布式电源出力与负荷一样难以控制，只能通过上级电网的电能来实时跟随负荷，这种情况下既降低了电网设备的利用率，又没有充分利用分布式电源的出力。如图9所示，光伏出力与配电网负荷曲线并不匹配，中午光伏出力高峰时出现了电能的浪费，而晚上负荷高峰时光伏并不起作用。随着配电网中分布式电源的渗透率提高，不受控的分布式电源出力曲线与负荷曲线的不匹配情况愈加明显。

储能装置的接入为配电系统能量管理提供了可能性，通过对储能装置的充放电控制，可以实现一部分负荷与电源的灵活转换，降低配电网峰谷差，降低电网设备的备用容量，延缓投资，充分利用清洁能源产生的电能，提高电网经济性。

为了实现能量管理而配置的储能装置，可以以分布式电源的最大利用为目标配置储能装置容量。如图9，储能装置在非负荷峰值时段充电，在其他负荷高峰时段释放电能，图9中储能装置通过对光伏所发电能的存储和释放，实现了能量的移动，达到削峰填谷的目的。

在现有的微电网的实际规划中，以上两种形式多单一使用，未能综合考虑。因此现有技术中储能装置的配置较难同时满足平滑功率和削峰填谷等多目标的需求。常规方式在一定程度上会造成储能装置配置的容量存在或多或少的冗余或不足现象，从而影响储能装置配置的经济性。现有技术中微网的构建往往通过以平滑功率或能量管理等单一约束条件，以经济性为目标制定储能装置的容量，较难满足平滑功率和削峰填谷等多目标的需求。若仅以平滑功率为目标，则全年运行过程中存在储能装置容量较小而无法达到预期控制目标的问题；若以削峰填谷为目标，则全年运行过程中存在大部分储能装置容量处于空闲状态，增加了不必要的建设和运行成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于容量限值约束的微网储能装置设计方法，其较大程度上保障日可信发电量及波动率的准确，进而计算分布式电源平滑波动和削峰填谷的储能装置容量配置上下限，并结合经济性目标合理实现储能装置的最佳配置容量。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于容量限值约束的微网储能装置设计方法，其特征是包括以下步骤：

S1，输入规划区分布式电源配置容量和储能装置的类型及分布情况；

S2，录入规划区负荷及历史天气数据；

S3，建立分布式电源出力模型和储能装置充放电模型；

S4，计算储能装置配置容量下限；

S5，计算储能装置配置容量上限；

S6，计算限值内储能装置配置容量最优值。