配電網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)最優(yōu)充放電運行策略研究

配電網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)最優(yōu)充放電運行策略研究摘要：面對較大的能源需求，儲能系統(tǒng)責任重大，在主動配電網(wǎng)調(diào)度中，加入進儲能系統(tǒng)功能，可以確保分布式能源理想的應用效果，借此提高利用效率，從源頭保障好電網(wǎng)運行真實狀況與經(jīng)濟性。在現(xiàn)實工作中，為了實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)充放電，提出了一種積極穩(wěn)妥的電池儲能系統(tǒng)(BESS)。該優(yōu)化模型作用顯著，充分考慮了電池壽命，在該策略執(zhí)行期間，可以消納掉波動功率，從而延長電池壽命。在應用階段，通過計算電池壽命，實現(xiàn)BESS的經(jīng)濟運行。關鍵詞：配電網(wǎng)；運行策略；電池儲能系統(tǒng)引言：通過研究發(fā)現(xiàn)，主動配電網(wǎng)意義重大，是未來配電網(wǎng)的流行趨勢。在主動配電網(wǎng)中，配置了分布式電源(DG)，同時還可以滿足滲透率、控制標準高的要求。但是在現(xiàn)實應用中，由于DG的大量接入,經(jīng)常會讓系統(tǒng)觸不及防。實踐證明，在DG的接入階段，會產(chǎn)生較大波動性，從而造成對配電網(wǎng)運行控制和效率的影響。在新時期，隨著儲能技術(shù)發(fā)展，相關的造價會降低，增強DG的消納以及改善現(xiàn)有配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性成為社會關切問題。1儲能系統(tǒng)最優(yōu)充放電模型構(gòu)建原理在工作中，根據(jù)ESS充放電時間和相關的響應特性，儲能系統(tǒng)最優(yōu)充放電可行性模型可以分為兩類:（1）功率型ESS。此類模型涵蓋了超級電容器等核心內(nèi)容，實際操作中，主要針對的是能源全過程的輸出波動，應用效果極為顯著。（2）能量型ESS。主要囊括了電池儲能系統(tǒng)(BESS),現(xiàn)實應用中，能量型ESS在實現(xiàn)削峰填谷操作中起到重要支撐作用?；谶@樣的前提，本文將會把重點落在BESS研究上,針對主動配電網(wǎng)核心問題，解決BESS優(yōu)化運行的困擾，將BESS的作用突出強調(diào)。與此同時，在主動配電網(wǎng)中，綜合分析充放電策略的效果，并提出不合理之處，在此前提下找到最佳解決方案，實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)充放電。實踐證實，BESS充放電優(yōu)化模型構(gòu)成相對復雜。在實際運行期間，采用SOC描述，對實際產(chǎn)生的BESS能量存儲狀態(tài)細致分析、評估，充分考慮電池壽命。在上述分析的基礎下，以配電網(wǎng)購電成本為指向性指標，找到其與BESS等效成本的深層次關系，從而繼續(xù)進行優(yōu)化。在整個環(huán)節(jié)中，解除時段間耦合約束，需要借助原對偶內(nèi)點法求解。BESS有功和無功容量圖，如下圖1所示。圖1BESS有功和無功容量圖當充電、蓄電池兩部分同時壞掉。或者充電部、蓄電池其中一個部分損壞，單憑后臺通訊管理，只能掌握其運行狀態(tài)，但電池后備能力通常無法衡量。即使進行定期人工巡視，判斷電池后備能力也很難實現(xiàn)[1]。針對這樣的情況，目前采取的科學手段是通過人力、物力定期投入，人工檢驗放電電池性能和壽命，借此確保無故障發(fā)生。在配電網(wǎng)中，由于采用大量的直流電源，所以故障比較頻發(fā)，現(xiàn)實中只有停電檢修時，才可以將上述問題發(fā)現(xiàn)。所以需要借助科學策略，對電池儲能系統(tǒng)優(yōu)化，提升其最大儲能效率，延長電池使用壽命，確保配電網(wǎng)長久運作。2BESS等效運行成本模型通過深入研究發(fā)現(xiàn)，儲能設備的壽命受多方面的影響，不僅與溫度有關。在現(xiàn)實應用中，與峰值電流等關聯(lián)緊密，同時，放電深度也會對其產(chǎn)生影響。一般情況下,在完整的系統(tǒng)中，放電深度越深,產(chǎn)生的影響越大。代表著儲能設備性能下降，循環(huán)壽命會急速縮短。在這樣的前提下，為得到函數(shù)關系（準確把握放電深度與循環(huán)壽命的內(nèi)在聯(lián)系），在工作中，可選擇不同的函數(shù)，借助函數(shù)的應用完成擬合。例如：多項式函數(shù)法，實際應用較多，可以保障良好的效果。站在多項式函數(shù)角度,Dop與Ne之間的函數(shù)，可以用公式表示為：在上述公式中，ai指代的是i次項對應的系數(shù)；字母N表示的是多項式階數(shù)。Dop是一個變量，代表的是非線性關系（有功功率和充放電狀態(tài)間的關系），整個公式需要借助雨流計數(shù)法計算[2]。結(jié)合實際工作可知，電池的成本構(gòu)成有兩部分，一是固定投資成本；二是運行維護成本。研究發(fā)現(xiàn)，運行維護成本影響較大，但僅與電池的額定功率等參數(shù)有關，而與具體的BESS運行關聯(lián)不高?，F(xiàn)實應用中，需要考慮到投資成本的影響，掌握其與循環(huán)壽命的關系。在實際工作中，我們可以假設投資成本（電池的）為某一固定值，并將其想方設法均攤到每一次充放電中，借此可以形成固有模式。定義第k號電池，處于某一循環(huán)周期所產(chǎn)生的放電深度為Dop。需要注意的是，放電深度Dop為重要參數(shù)，與放電狀態(tài)和蓄電池性能密切相關。在得到放電深度Dop的基礎上，產(chǎn)生的單次循環(huán)等效成本，最終可以用以下公式表示:通過調(diào)查了解到，現(xiàn)有的重要設備運維主要依靠人工，通過增加“放電負載”以及完成蓄電池容量測試，來實現(xiàn)系統(tǒng)性能提升。但傳統(tǒng)技術(shù)存在如下缺點：（1）沒有備用的蓄電池組，故在使用中效率低。僅能在故障階段或停電檢修時，發(fā)現(xiàn)蓄電池是否正常，存在較大的隱患；（2）無法自動完成測試（關于蓄電池容量的），且測試人工費高。正是因為上述不足，所以普及率不高，采用傳統(tǒng)技術(shù)非常不便于日常運維。3基于分支定界原理的原對偶內(nèi)點法為了對電池性能綜合評估，需要密切關注電池放電深度所呈現(xiàn)出的特殊性。結(jié)合現(xiàn)實可知，基于分支定界原理的原對偶內(nèi)點法，在現(xiàn)實中的求解具有極高的可行性。需要強調(diào)的是，分支過程的目標函數(shù)應科學設置，可以將其設定為配電網(wǎng)購電成本。實際操作中需要按時段分支，在有效的分支定界法支撐下，確定各單時段的運行效率，同時掌握BESS充放電狀態(tài)。在此前提下，將原問題分解，并借助合理渠道，將其變更為OPF子問題，在BESS充放電狀態(tài)改變中，科學掌握SOC曲線峰谷點。在采取分支定界法時，想要保障效果，需要掌握該方法的要點。主要注意事項有：（1）分支過程。在進行時段分支時，需判斷松弛因子問題，確保屬于同一時段。深度優(yōu)先搜索屬于常用搜索策略，深度搜索過后，再進行廣度優(yōu)先搜索。（2）剪支過程。首先，該子問題無可行解，這是基本原則。其次，所有離散變量均在合理范圍，同時保證已取得整數(shù)解，這是重要保障。再次，子問題目標值大于上界。最后，SOC不滿足上下限約束。第3條剪支準則可采用較為客觀的方法進行判斷，如下圖2所示。圖2比較目標值和上界值4結(jié)束語本文主要側(cè)重于BESS呈現(xiàn)出來的性能結(jié)構(gòu)對BESS開展了研究。同時，深層次剖析了主動配電網(wǎng)中該結(jié)構(gòu)所起到的作用。在未來，BESS將快速發(fā)展，用戶需要將持續(xù)攀升。因此后續(xù)研究的重點會持續(xù)深入，將研究領域放在網(wǎng)絡重構(gòu)、可控DG等層面，并在整個設計模型中，將可調(diào)度資源囊括其中，借此展現(xiàn)出BESS的價值。在DG出力的基礎上,完成系統(tǒng)的BESS優(yōu)化調(diào)度。面對較大的能源需求，配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)責任重大，為了確保調(diào)度的效果，可以利用電池儲能系統(tǒng)(BESS)。研究發(fā)現(xiàn)，該優(yōu)化模型作用顯著，在系統(tǒng)使用中充分考慮了電池壽命問題，采用該模式，可以消納掉電源波動功率，與此同時，節(jié)約購電成本。實踐證實，經(jīng)過改造后的系統(tǒng)能夠存儲蓄電池容量測試的充電和放電數(shù)據(jù)，并對蓄電池的使用壽命進行計算，當壽命低于設定的告警值時可實時發(fā)出告警。同時，控制蓄電池的浮充，當電池過欠壓時遠程告警，并通過程序支持，實現(xiàn)遠程維護診斷。在新時期，隨著儲能技術(shù)發(fā)展，相關的造價會降低，增強DG的消納以及改善現(xiàn)有配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性成為社會關切問題。在DG的接入