基于线性模型的配电网储能容量配置与运行优化

摘要

高渗透率的分布式发电接入配电网后，可能带来电压越限、弃风、弃光等问题，上述问题主要是由其发电方式的不确定性与波动性造成的。储能作为一种灵活电源，在一定程度上改变了电力系统中电能无法存储的特点，可以有效应对分布式发电带来的不利影响。 目前，在配电网中建设储能装置的投资费用较高，本文结合储能的运行特点，研宄配电网中公共储能的容量配置与微电网中用户储能的优化运行问题很有必要。论文主要内容如下： 首先，分析了储能建模方法并介绍了一种适用于配电网的线性潮流模型。将储能的应用分为应用于配电网关键节点和应用于微电网两类，根据储能的充放电特性，建立了储能接入电网的数学模型与经济模型：介绍了一种线性潮流模型，该模型将有功无功通过线性关系耦合，计算误差小且适用于配电网潮流计算，最后通过算例验证了该方法应用于优化问题的可能性。 其次针对配电网中公共储能的容量配置问题，提出了一种基于线性模型的配电网储能选址定容方法。首先，根据二层规划，以配电网投资收益最大为目标，综合考虑了接入位置、容量和寿命等对优化结果有较大影响的因素，建立了储能配置的非线性优化模型，然后将目标函数与约束条件中非线性部分进行近似处理，将优化模型转化为线性模型，最后通过算例验证了方法的有效性和快速性。 最后针对微电网中用户储能单元的充放电策略问题，提出一种中央控制方式下的储能充电策略。分析了基于蓄电池储能系统的用户光伏并网系统工作特性，针对本地控制策略下固定充电阈值法无法充分利用储能容量的问题，提出采用中央控制的蓄电池能量管控策略，该方法基于电压灵敏度提供动态充电功率阈值，即光伏出力高于该阈值时储能充电， 同时计及了光伏逆变器的无功功能与负荷波动曲线，可有效降低储能配置容量。以某配电网络为例验证了该方法的有效性，结果表明所提控制策略可以提高储能利用效率，为用户选择储能容量提供依据。

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1.1研究背景与意义

1.2研究现状

1.2.1分布式发电给配电网带来的影响

1.2.2储能技术发展现状

1.2.3储能应用现状

1.3配电网中储能容量配置与充放电策略研究现状

1.3.1储能系统容量配置研究

1.3.2储能系统优化运行研究

1.4主要工作

2. 1储能在配电网中的应用

2.1.1储能应用于配电网关键节点

2.1.1储能应用于微电网

2.2储能的建模

2.2.1概述

2.2.2线性潮流形式

2.2.3网络损耗模型

2.2.4线性最优潮流

2.2.4算例及模型准确度验证

2.4小结

3.1概述

3.2含风电场的配电网储能规划模型

3.2.1双层决策模型

3.2.2上层问题：储能选址与定容

3.3.3下层问题：储能优化运行

3.3.1潮流方程线性化模型

3.3.2负荷模型

3.3.3储能配置模型的线性化与统一建模

3.4 算例分析

3.4.1配置结果分析

3.4.2不同风电渗透率对储能配置结果的影响

3.4.3算法性能说明

3.5 小结

4.1概述

4.2灵敏度分析

4.2高光伏渗透率引起的过电压治理措施

4.3所提方法

4.3.1光伏出力和用户负荷预测

4.3.2光伏无功吸收量

4.3.3储能充电阈值确定

4.4算例分析

4.5小结

5.1 结论

5.2 展望