含儲能系統與DSTATCOM的主動配電網協調優化運行探究

摘要：為解決可再生能源接入配電網之后存在的各種問題，確保系統電能質量能夠得到有效提高，業界學者開始對含儲能系統和配電系統靜止同步補償器（DistributionStaticCompensator，DSTATCOM）主動配電網協調方式方法展開探討。為確定出最佳協調方式，保證協調優化效果能夠達到預期，將通過對協調基本思路的介紹，在對儲能系統和DSTATCOM等內容展開深度研究的基礎上，對含儲能系統與DSTATCOM主動配網協調優化方式方法展開深度研究。期望能夠通過對優化方式方法的不斷探討，明確合理優化解決方案，保證可再生能源能夠科學接入配電網之中，實現對可再生能源的高質量應用，為我國電力行業綠色化、節能化發展提供可靠助力。

關鍵詞：靜止同步補償器主動配電網可再生能源儲能系統

中圖分類號：TM73

ExplorationofCoordinatedOptimizationOperationofActiveDistributionNetworkwithEnergyStorageSystemandDSTATCOM

QIANWeiliang1ZHANGYouwang1LIUChuanyi2LIYifan2

1.StateGridHuzhouPowerSupplyCompany，HuzhouCity，ZhejiangProvince，313000China;2.StateGridNariTechnologyCo.，Ltd.，NanjingCity，JiangsuProvince，211100China

Abstract：Inordertosolvevariousproblemsthatexistaftertheintegrationofrenewableenergyintothedistributionnetworkandensuretheeffectiveimprovementofsystempowerquality，industryscholarshavebeguntoexploreactivedistributionnetworkcoordinationmethodsincludingenergystoragesystemsandDistributionStaticCompensators（DSTATCOM）.Inordertodeterminetheoptimalcoordinationmethodandensurethatthecoordinationoptimizationeffectcanachievetheexpectedresults，thearticlewillintroducethebasiccoordinationideasandconductin-depthresearchonthecoordinationoptimizationmethodsofactivedistributionnetworkswithenergystoragesystemsandDSTATCOMbasedonin-depthresearchonenergystoragesystemsandDSTATCOM.Itisexpectedthatthroughcontinuousexplorationofoptimizationmethods，clarifyreasonableoptimizationsolutions，ensurethatrenewableenergycanbescientificallyintegratedintothedistributionnetwork，achievehigh-qualityapplicationofrenewableenergy，andprovidereliableassistanceforthegreenandenergy-savingdevelopmentofChina'spowerindustry.

KeyWords：Staticcompensator;Activedistributionnetwork;Renewableenergy;Energystoragesystem

為解決不可再生資源相對有限問題，確保能源使用能夠處于持續性狀態，社會加大了對可再生能源的關注和使用力度。但在將可再生能源接入配電網中后，存在對系統電能質量產生影響及容易發生源荷錯位等方面的問題。為確保可再生能源使用能夠達到最優，開始嘗試通過對配電系統靜止同步補償器和儲能系統進行應用與優化的方式，完成配電系統協調處理，保證可再生能源使用不會出現問題。

1協調優化基本思路分析

光伏發電及風電等可再生能源的快速發展，為環境持續化發展以及保護工作開展提供了可靠支撐。為確保可再生能源可以在配電網中得到更好的應用，需要對可再生能源隨機性及不確定性所造成問題影響進行深度分析，以問題分析為切入點，制訂有效處理方案，確保能源能夠在配電網中得到合理使用，可以為我國電力事業高質量發展提供有力支持。

就目前可再生能源應用問題來看，主要集中在兩個方面：（1）因為受到外界環境和時序影響，導致可再生能源出力受到干擾，發生明顯隨機性狀況，很容易會在大規模并網之后，出現和用電負荷之間產生源荷錯位的情況；（2）如果可再生能源瞬時出力相對較大，可能會造成系統發生雙向潮流狀況，會對系統電能質量產生干擾。為解決可再生能源出力隨機以及其他方面問題，需要在并網點設置儲能裝備，并且運用靜止同步補償器等設備，完成無功補償處理，降低能源應用對于系統電能質量所造成的干擾，保證系統電能質量能夠達到標準要求。提出需要通過對儲能系統的應用，完成主動配電網出力優化處理，做好削峰填谷等一系列操作，保證能夠對可再生能源出力波動問題形成有效抑制，保證能源消納效果，以便為相關企業帶來更加可觀的經濟利潤。

2DSTATCOM和儲能系統

2.1儲能系統

儲能裝置是進行能量儲存的裝置，主要包括能量管理、能量轉換以及能量儲存等各部分內容。可以實現對多余電量的有效儲存，并在用電高峰時期對其展開應用，達到良好的削峰填谷效果，確保不會出現資源浪費問題，有效提高電能利用率。因為受到可再生能源輸出不確定影響，配電系統電能質量會受到相應干擾，所以需要利用儲能系統所具有的優勢，利用系統解決不可再生能源所存在的不確定性與隨機性問題，通過和調控聯合系統共同使用的方式，做好多余電量存儲和釋放，達到對輸出功率進行有效穩定的目標。會通過對儲能系統的運用，科學展開有功功率調節，保證可再生能源在接入配電網之后，能夠得到合理使用。

2.2DSTATCOM

DSTATCOM，即靜止同步補償器，以下簡稱補償器。該無功補償裝置，是我國相對較為先進的無功補償設備，是柔性交流配電系統以及柔性交流輸電系統中應用重要組成。將該設備應用到輸電系統之中，可以達到有效提高區域電網電能質量的目標，可以對電能質量形成有效控制。該設備應用具有控制精度高、速度較快等方面的優勢，可以達到對補償電流極性等進行有效控制的目標。能夠在智能配電和柔性配電的要求之下，完成配電網各項控制操作，為配電網高質量運行提供可靠助力。能夠運用無功電流以及公共連接點注入等處理模式，達到對電壓偏差以及波動等問題進行有效控制的目標，保證電能質量可以達到切實提升。因為補償器使用影響因素相對較為繁雜，并不利于后續進行研究，所以在此僅對補償跡象主動配電網注入無功電流模式進行分析，以便掌握動態無功補償方式方法，合理設置配電網協調優化方式。

3聯合協調優化模型建設

使用補償裝置和儲能系統進行主動配電網優化調整過程中，需要按照綜合分布式電源處理具體情況，在裝置幫助下，科學展開協調優化。合理使用無功資源以及有功資源，做好布局及協調處理。可通過構建聯合協調，優化模型的方式，對具體優化協調內容進行模擬，以便通過模擬設置有效方案，做好各項參數細節設計，保證最終協調優化效果能夠達到最優。

在具體進行模型建設時，需要做好以下幾方面內容設置。

3.1決策變量

需要對分布式電源隨機處理情況進行全面分析，按照補償裝置輸出無功容量，結合儲能系統放電功率，完成決策變量設置。

3.2目標函數

需要對容量、出力值、有功網損等各項內容進行充分分析，明確目標函數之間協調關系，將最大電壓偏差、全天有功網損和補償裝置、儲能裝置運行最小費用作為目標函數，展開補償裝置和儲能系統配電網協調優化操作。

3.3約束條件

應按照潮流平衡約束以及節點電壓約束等各項約束內容，展開系統約束、補償器容量約束與儲能系統約束各項條件分析，設置最佳約束條件，方便后續進行協調操作。

4協調優化處理

4.1優化算法介紹

運用NSGA-Ⅱ算法展開協調優化，利用算法所具有的變異及交叉等一系列操作，快速完成非支配排序等各項處理，減小計算難度，保證最終計算精準度。按照擁擠距離，做好種群多樣性處理，通過引入精英保留策略的方式，實現對采樣空間的不斷拓展，預防出現個體丟失問題，保證算法魯棒性及運算速度。通過利用算法展開多目標函數關系處理的方法，確保整體算法運用收斂速度、運算速度等均能夠達到要求，可以實現多目標優化處理。

4.2優化算法應用

在運用該算法進行協調優化過程中，需要按照以下步驟，逐步完成各項協調優化操作：（1）將時光序處理參數以及典型日風等參數輸入算法之中，輸入種群大小和初始電荷狀態等各項內容，保證輸入數據的完整性和可靠性；（2）利用算法展開初始化種群處理，在采用非支配排序處理之后，運用遺傳算法完成變異、選擇和交叉操作，得到父代種群，對越界解進行合理處罰；（3）通過選擇以及變異等一系列操作，生成子代種群，并且對其中存在的越界解展開處罰處理，將子代種群和父代種群有效融合在一起；（4）對混合之后的種群進行排列，同樣按照非支配排序原則進行排布，對每一個支配層個體擁擠速度展開計算，按照擁擠度以及非支配關系具體情況，完成個體父代帶種群的選擇；（5）對迭代次數是否達到要求進行綜合評估，如果滿足迭代方面要求，便可以展開下一步操作，如果沒有達到要求，則需要從生成種群開始，展開后續處理；（6）完成最優解輸出，獲得各時段中補償裝置最優出力策略以及固定儲能最優充放電策略，確保能夠根據策略更好地完成配電網協調處理，保證可再生能源可以在配電網中得到合理使用。

4.3協調優化案例分析

在此將以某節點系統為例，對協調優化具體操作方式方法展開探討。該節點在以往進行使用時，存在有功網損相對較高以及電壓偏差相對較大等方面的問題，無論是維修費用還是運行費用，都沒有達到預期標準要求。對于可再生能源使用效果并沒有達到理想狀態，整體配電網應用還需要不斷進行優化和調節。為妥善解決該項問題，節點系統按照系統負荷情況，根據基準負荷數值，在適當節點中接入風電能源，并且完成了風儲系統安裝。同時，在另一節點中接入光伏電源，安裝光儲系統。通過對風電處理情況以及光伏出電情況進行深層次分析的方式，根據數值對比分析，展開配電網協調優化處理。

在使用補償裝置和儲能裝置，展開主動配電網協調優化處理之后，全天有功網損率以及總電壓偏差率下降分別為30%和20%，情況如表1所示。表明在經過優化處理之后，可再生能源的使用效果得到有效提高，有功網損問題以及總電壓偏差問題均得到有效控制。這表明科學使用儲能裝置和補償裝置，可以達到對配電網運行進行有效優化和調節的目標，而這也將成為今后可再生能源使用關注重點內容，會通過不斷對其進行深入研究和優化，確保整體裝置應用效果能夠得到不斷完善，配電網協調優化效果可以得到有效提高，進而達到高水平電能應用模式。

在利用補償裝置和儲能裝置進行協調優化處理之后，可以通過對優化前后各時間段電壓偏差數值以及有功網損數值的收集和研究，明確在優化之后，各項問題是否得到妥善解決。強調在具體進行優化之前，需要對光伏電源及風電電源接入配電網之后的輸出功率進行充分分析，掌握電壓偏差具體情況，明確有功網損具體數值。按照數據分析結果，在合理節點完成儲能裝置的安裝，以便利用裝置對可再生能源進行合理調配。同時需要輔助補償裝置，對電壓偏差和各項問題進行及時調整，保證能夠在裝置的作用之下，實現對可再生能源輸出各項問題的及時處理，確保配電系統整體運行不會出現問題，保證配電網運行質量。

5結語

通過對儲能裝置和補償裝置的合理使用，可以達到對可再生能源接入配電網中各種問題進行科學處理的目標，能夠提升可再生能源使用質量，保證系統電能水平。強調需要通過構建聯合協調，優化模型的方式，對全天內儲能系統以及補償裝置運行策略進行全方面模擬，根據模擬結果獲得可靠方案，以便達到最優運行效果，保證裝置優勢和價值可以得到充分性發揮，實現預期配電網協調優化目標，確保能夠更好地完成可再生能源應用。

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