探究光伏微電網能量調度及儲能容量配置研究

北京首都機場動力能源有限公司 北京 100621

儲能技術屬于一項全新的技術類型,對于智能電網、綠色清潔新能源、電動交通工具的發展,起到了積極有效的推動效果,不但將需求側管理進行了實現,還能再生能源因為穩定性不足出現的峰谷差等問題進行了消除,使得電力設備的使用效率、發電成本等得到了非常大的改善,是將電網絡運行穩定性進行提升的關鍵,更是對頻率調整、負荷波動進行補償的有效措施。在具體工程開展中,對于儲能系統的科學配置,需要在匹配光伏系統過程中,將前期建設投入盡量減少,縮減維護成本,有益于進一步推廣新能源。

1 光伏微電網實施能量管理

微電網是對分布式電源分散接入進行解決的關鍵方案,不但可以將電網的補充加大,還能對局部提出的要求給予滿足,使其成為小單元的能量供應網絡。在基于功率平衡的基礎之上,微電網的能量管理,產生的價值作用非常關鍵[1]。其中,微電網需要設置相應的能量調度系統,并保障高效性,才可優化調度發電單元以及儲能系統的功率。

1．1 預測光伏系統發電量 如果微電網工程的狀態為尚未構建,或者已經開始使用,可利用環境因素,對光伏模塊發電功率的一系列數據進行預測,分析出來的數據具備很強的參考意義。

1．2 預測負荷 預測負荷內容的開展,可利用短期復合預測的形式,具體的思路為點對點倍比法。對前周期當中的相同類型負荷曲線進行應用,進而對周期目標當中的日期負荷進行預測。歷史當中的相同類型,對曲線的實際形狀產生了直接作用,負荷水平則由相鄰周期當中的不同類型所決定。

2 光伏微網復合儲能模型

光伏微電網混合儲能系統的構成,由鋰電池以及超級電容完成,將兩種儲能的優勢發揮出來之后,能夠將系統的性能整體性提高[2]。當前,無論對哪種儲能進行應用,都不可能對能量與功率密度需求、使用壽命需求、儲能效率需求等同時滿足。在混合使用各類儲能技術當中,需要將每種儲能系統的優勢作用發揮出來,以便形成互補,進而使系統產生更強的實用性,提升技術經濟性以及靈活性等。在本次研究當中,為了對微電網運行的穩定性給予提升,保障安全性能,需要先對一些問題進行解決。例如:再生能源出力產生的隨機性問題:其一,存在于小時間尺度當中的隨機小撓動問題;其二,為大尺度當中發電出力產生的波動問題。

在對兩種儲能復合進行應用過程中,對微電網儲能系統模型的構建時,對模型所在區域的年光照歷史數據進行了應用,將其作為重要的基礎,預測出光伏出力之后,對負載類型加以剖析,可以對系統的實際需求以及負載優先級進行相應的預測。在利用統計分析之后,離散型隨機變量當中的概率密度函數便可以對最優儲能容量進行計算,從而對經濟性最佳的目標給予滿足。

2．1 預測發電量

在不同的傾斜角輻射量當中,光伏發電板產生的發電量計算公式為:

2．2 負荷模型 例如:在亞熱帶季風氣候當中,四季有著非常清晰的界定,其中,將辦公場所作為負載類型,因為各個季度當中產生的光伏發電量和負載需求都有相應的區別,所以需要進行分析和考慮。

2．3 儲能系統容量明確方式 對于撓動問題的解決,需要儲能具備快速響應的能力,這樣的儲能并不需要有非常強的存儲能力,但一定要快速響應。其中超級電容有非常高的比功率且快速響應非常理想,此外還有較低的比能量。所以在比較短的時間內,可以實現快速大功率充放電,是十分理想的一種儲能介質,可以對能量型需要使用的能量儲能方式進行解決。針對小型微電網系統的使用,能源型儲能選用鋰電池組,在確保有可靠穩定的供電基礎之上,將經濟性能作為標準,對相應的微電網模型進行構建,其中包括鋰電池以及超級電容[3]。

(1)選擇儲能容量。方案選取方法,應用可一定概率內覆蓋功率差額的儲能容量配置,結合微電網實際發電量以及相應的需求曲線,對于供求能量每日差值的計算公式為:

(2)保證重要負載。一旦有突發故障發生,會缺失重要負載功率。為對這一問題進行預防,儲能系統需要對功率支撐快速提供,其提供的功率不能小于最大功率重要負載缺失。

2．4 復合儲能容量配置方法計算 YALMIP是在符號運算基礎之上開展的工具箱編寫運算,是定義以及高級優化問題求解的一種模化語言,在整數、非線性以及混合規劃問題求解當中有著廣泛應用。將經濟性最理想的優化目標提取出來,明確約束條件的具體表達式,將獲取的表達式借助YALMIP開展處理即可。

實型變量sdpvar屬于YALMIP的關鍵對象。sdpvar代表是問題優化當中的實型決策變量,可以將其任意定義,使其成為n?m的矩陣,一旦k＝sdpvar,說明有一個4?4的矩陣生成。

借助set語言,對相應的約束條件進行概括,在對最理想的規劃問題進行解答過程中需要應用的方式為:

(1),目標對象方程的設定為優化目標構造之后,在sdpvar當中,將其構造當做最終的目標對象。

(2)對之前獲取的約束條件進行應用,對相應的約束條件語句進行構造,約束過程中使用set語言即可。

(3)求解需要利用solvesdp語句,目標函數為f。

(4)解矩陣的提取,需要對p＝double進行應用,便可以對最理想的規劃方案獲取。

3 結語

總之,對于光伏微網能量管理系統的使用,需要先對復合儲能模型進行構建,在對撓動和快速響應問題充分考量的過程中,需對復合儲能系統進行構建。其中,會利用超級電容以及鋰電池,在確保各方面供電無異常情況的基礎之上,結合經濟條件,對相應的離網運行微電模型進行建立。此外,要對環境對發電功率預測過程中產生的各項因素進行分析,進而制定相應的儲能容量配置方案,最后在對約束條件進行滿足的前提下,對經濟最理想方案進行計算,最后通過各項工具對數據開展優化即可。