含儲能的分布式電源經濟研究

肖建業

摘要：經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，伴隨著我國電力建設的快速發展，含分布式電源的全新電力交換系統應運而生。受此影響，傳統配電網規劃方式已經無法有效滿足該配電系統的發展需要，因此需要積極對含分布式電源的變電站進行優化規劃。在這一背景下，文章將結合具體算例，采用數學建模的方式對含分布式電源的變電站優化規劃進行簡要分析研究。

關鍵詞：分布式電源；變電站；規劃設計

引言

微網作為解決分布式發電和多元化新能源利用的有效途徑之一，豐富了傳統電網的運行方式，提高了供電的靈活性，成為大電網的有益補充。微網中通常利用儲能ESS（energystoragesystem）來抑制可再生的分布式電源DG（distributedgeneration）出力的波動性。但目前儲能價格較高，在微網中配置大量儲能并不經濟，且在儲能的運行中需要考慮其荷電狀態SOC（stateofcharge），SOC過高或過低，都會影響儲能作用的發揮。如何協調控制分布式電源和多儲能，發揮優勢，克服缺點，實現相應的控制目標，成為當前微網研究的熱點。

1分布式電源發展

分布式電源是一種發電功率在數千瓦到兆瓦之間、分布在用戶負荷地區或附近的、能夠提供經濟可靠能源的小型發電系統。并根據其所采用的一次能源類型的不同將分布式電源分為兩種：一種是以太陽能、風能、地熱能發電形式的可再生能源發電，另一種是以微型燃氣輪機、燃料電池、熱電聯產等形式的不可再生能源發電。利用分布式能源的實質是為了綠色環保、安全靈活、高效穩定。目前我國發展的分布式電源更多以可再生能源為主，其特點是采用豐富的太陽能、風能、水能為偏僻地區及負荷較小地區提供經濟可靠的電能。當遭遇嚴重氣象或地質災害以及電網發生較大故障時，分布式電源可以在并網點斷開孤島運行，一定程度上保障部分負荷的供電。同時合理的配置分布式電源可有效改善電網末端節點電壓低的情況，降低網損及輸配成本，節約投資，提高供電可靠性。電力調度中心利用集中式及分散式不同的發電模式，開展更高層級的多種能源綜合調用，擴大可選資源的調度范圍，降低電網運行成本，提高供電的安全穩定水平。

2含儲能的分布式電源經濟研究

2.1地理信息因素模型

通過參考相關研究資料，可知包括土地類型、施工條件、地形地勢等在內的各種地理信息因素，會對含分布式電源的變電站優化規劃建設成本費用產生直接的影響作用，因此本文將建立如圖1所示的地理信息因素層次結構模型：

圖1 地理信息因素模型

在建立變電站落點地塊對變電站優化規劃建設的影響因子的模型中，本文則選擇使用IAHP法，在借助傳統AHP法的基礎上建立起遞階層次結構模型，隨后通過運用兩兩比較的相對標量法，分層建立區間判斷矩陣。其中第一層到第三層分別為變電站建站影響因子、規劃建設準則層以及規劃建設方案層。在對該矩陣進行一致性檢驗后，運用區間特征根法計算出該矩陣的權重。在可能度排序法中，隨著排序值的不斷增大，對應地塊具有越強的相對優越性，即作為建站的可能性也越大。

2.2微網孤網運行協調控制策略

微網孤網運行時，采用圖2孤網部分所示的控制策略。微網孤網運行時具有3種運行模式。模式4：分布式電源運行于MPPT模式，儲能運行于AGC/AVC模式；模式5：分布式電源運行于AGC/AVC模式；儲能處于熱備用狀態，系統出現功率缺額，導致系統頻率偏離50Hz時，補償缺額功率；模式6：分布式電源和儲能都運行于AGC/AVC模式。控制過程如下。（1）起始時微網運行于模式5，該模式是微網孤網運行時的正常運行模式，負荷優先分配給分布式電源，當分布式電源最大出力小于負荷，系統出現功率缺額，導致頻率偏離50Hz時，由儲能來補償缺額部分。（2）當SOC下降到SOC≤SOClow2時，微網運行模式切換到模式4，給儲能充電。分布式電源運行于MPPT模式，儲能運行于AGC/AVC模式，負責系統的頻率調節。儲能的充電功率Pbat為Pbat=PDGmax-Pload隨著充電過程的進行，當儲能SOC上升到SOC≥SOCnorm2時，微網運行模式切換到模式5。（3）當SOC上升到SOC≥SOChigh2時，微網切換到運行模式6，使儲能放電。分布式電源和儲能都運行于AGC/AVC模式，參與系統頻率的調節。隨著放電過程的進行，當儲能SOC下降到SOC≤SOCnorm2時，微網運行模式切換到模式5。由上述分析可知，微網孤網運行時，通過分布式電源和儲能的協調控制，使儲能SOC能夠維持在合理范圍內，儲能保持可充放狀態，提高微網應對突發事件的能力和運行穩定性，同時避免儲能深度充放電情況發生。正常運行模式（模式5）下，負荷優先分配給分布式電源，當分布式電源最大出力小于負荷，系統出現功率缺額，導致頻率偏離50Hz時，才由儲能補償功率缺額，減小儲能損耗。

2.3分布式電源的云平臺架設

通過大數據技術，將數據信息存入云平臺，為調度優化分布式電源提供便利條件，實現分布式電源數據信息共享。云平臺業務架構設計。通過虛擬云平臺大規模用電數據，將數據通過挖掘、傳輸、共享等方法，為客戶提供規模化的大數據分析應用。可以涵蓋分布式電源并網業務管理、分布式電源服務信息支持、分布式電源綜合能力分析等業務領域，提高調度工作的服務水平。

2.4其他參數

為了實現對含分布式電源的變電站的優化規劃，還需要對其他相關因素進行充分考慮，包括實際負荷預測值、容載比等等。結合相關數據，可知在受到分布式電源等其他因素影響下，變電站總容量在365MW到434MW之間。如果按照2×50MVA變壓器進行變電站的配置，則需要的總變電站數量不超過5座。如果按照2×63MVA變壓器進行變電站的配置，則需要的總變電站數量在3座以上，否則將難以滿足該地區的用電需求。如果將循環變量設定為變電站的具體座數并用ns進行表示，對此時需要的變電站建設所有費用進行計算，則在最優的含分布式電源變電站規劃方案中，與ns相對應的滿足容載比及綜合投資的計算結果應為最小值。

3分布式電源的優化調度探討

分布式電源的種類多樣，特性差異明顯，其優勢在于有較好的經濟性和可靠性。但對于分布式電源的調度，單單考慮經濟性和可靠性無法滿足爆發式增長的容量水平。基于大數據平臺的分布式電源優化調度措施，可以擬補較大規模容量增長帶來的運行模式、環境因素、地域差異不同。考慮分布式電源運行模式的不同，對兩種方式的優化措施進行探討。并網運行方式下的調度措施。

結語

通過分布式電源和儲能的協調控制，使儲能荷電量維持在合理范圍內，儲能處于可充放狀態，提高了微網并網運行時的調度靈活性，孤網運行的穩定性。正常運行模式下，負荷優先由光伏和風機分攤，當負荷大于風機和光伏最大出力時，才由儲能補償功率缺額，減小儲能損耗，提高微網運行的經濟性。當微網中含有多個儲能時，所提儲能協同控制算法在滿足微網整體控制策略要求的情況下，能夠根據儲能SOC偏差的變化，動態分配各儲能充放電功率，使其快速平滑地達到荷電量平衡。本文提出分布式電源和儲能的協調控制策略，克服了新能源的波動性和間歇性，使微網并網運行時能夠參與電網調度，在微網群的管理中具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]李振坤，岳美，胡榮，等.計及分布式電源與可平移負荷的變電站優化規劃[J].中國電機工程學報，2016，36（18）：4883-4893+5112.

[2]葛少云，王世舉，路志英，等.基于分布式電源置信容量評估的變電站規劃方法[J].電力系統自動化，2015，39（19）：61-67.

（作者單位：廣東電網有限責任公司清遠清新供電局）