研究光伏微电网能量调度及储能容量配置

研究光伏微电网能量调度及储能容量配置

王辉

株洲中车时代电气股份有限公司  湖南省株洲市  412000

摘要：以新能源为基础的分布式发电系统，是风能、太阳能及更多新能源重要的聚集中心，强调缩短与用户之间的距离，将中间环节省略，必要的情况下，需要连接至大电网发电系统，往往起着重要的储能作用。尤其是针对光伏微电网而言，应当更加关注能量调度管理及其储能容量总体配置方面的工作，以此在保证电网系统维持可靠的运行状态基础上，满足经济性方面的需求。鉴于此，本文主要探讨光伏微电网总体能量调度与其储能容量的优化配置，旨在为业内相关人士提供一定的指导或是参考。

关键词：微电网；光伏；储能容量；能量调度；配置

前言

光伏微电网，具有较高的智能化水平及较强的扩展性、高安全系数等特点，是一种多场景类型微电网系统监控及其优化分析的能量管理综合系统。对能量调度与其储能容量总体配置方面往往有着较高的要求，为了能够充分满足实际的需求，则对光伏微电网总体能量调度与其储能容量的科学配置开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、光伏微电网总体能量调度

微电网，它属于分布式电源分散接入的重要解决方案，能够做大电网优化补充，且可满足于局部的各项需要，当成小单元类型能量所需供应网络。以维持功率平衡为基础，对光伏微电网实施能量调度及其管理往往比较重要。微电网需要配置有效高速的能量调度专项系统，对于发电单元及储能系统实施功率调度。为了更好地开展能量调度及管理工作，则应当以监控系统信息采集为基础，对光伏系统总体发电量及负荷实施预测，确定约束条件之下购电最优计划及储能系统的充放电最优策略。如果需要对光伏微电网实施能量调度，则需要实施储能系统管理[1]。SOH是可以直接反映出电池状态、储能性能、使用寿命等重要指标，伴随储能装置逐渐老化，致使储能自身可以充放电量和最初标称的比值持续降低。SOH降低到某种程度后，就会影响到储能系统的自身性能，整个光伏微电网当中能量调度系统将无法实现正常工作，潜在着一定的危险，这就需要及时更换相应的储能元件。以储能自身原理为基础使用SOH检测法，需要开展电池实验，便于获取到电池当中大量数据，对电池厂家而言十分必要，但针对使用者来说，单独针对于储能单元开展实验操作，则呈较高的经济成本及时间成本，欠缺实用性。借助BMS及PCS监测信息，并选取统计学法实施评估，则属于有着良好的经济性，且可实现简单运算的一种方法。针对可并网光伏微网系统而言，离并网的切换操作属于重要功能，EMS向着PCS下达关于离并网切换指令之后，由PCS负责开展各项具体操作。光伏微电网实际运行状态的不同，关系着不同特性下能量实际的流动方向，且能量流动实际特性对调度策略有着决定作用。光伏微电网处于孤立运行状态下，发电功率如果比所需求的负荷大，多余电能将会为储能电池进行充电；发电功率如果比所需求的负荷小，则储能电池可以负责微电网的供电。光伏微电网和大电网实现并网运行过程当中，发电功率如果超过负荷需求的情况下，多余电能则优先对储能电池进行充电，确保它可以达到预设状态，倘若仍有多余的电量，就会考虑到向着大电网进行售电，以此获取一定的收益；发电功率如果无法满足于负荷需求，就需要对储能电池总体放电成本和向着大电网实施购电成本开展综合对比分析，便于决定最优化的供电策略，确保光伏微电网总体能量可维持平衡状态。

2、光伏微电网总体储能容量的科学配置

2.1在确定储能系统总体容量的方法方面

充分考虑到两种不同储能复合生成光伏微电网储能系统基础模型，可以结合模型地区范围历年光照的历史数据，对光伏出力实施预测，并对负载类型实施分析，完成系统需求及其负载的优先级预测分析。通过实施统计分析工作，选取一种离散类型随机变量概率密度的函数方法，便于确定最优的储能容量，充分满足经济最优化的储能容量总体配置需求。为了能够将挠动问题解决，则应当实现对储能的快速响应，对能量储存能力上无较高要求，但务必要具备快速响应能力，且超级电容应当有快速响应、低比能量、高比功率高等基本特性，当成是短时内之内大功率且快速实现充放电的一个储能介质[2]。为了能够有效解决出力源，就需要选取能量类型储能方式。针对小型光伏微网系统，可选用锂电池组当成是能量类型的储能。以供电安全可靠为基础，坚持经济合理原则，将涉及超级电容和锂电池离网运行的光伏微电网基础模型有效构建起来。针对选取储能容量方面，采取处于特定概率范围覆盖着功率差额下，储能容量的配置方案一种选用方法，结合光伏微电网总体发电量及其需求曲线情况，获取到每日的供求能量实际差值，即Pw（i）=PDG（i）-PL（i），该列式当中，Pw（i）、PDG（i）、PL（i）分别代表着第i日实际能量差额、光系统实际输出能量、日负载实际需求。P（x=Pw（i））Pi（i=1,2,3,……，n）、。因光伏发电有着随机波动这一特性，针对离散类型的随机变量P,(i)，则可当成是近似服从的正态分布。选定储能系统相应容量条件下，可以最大限度地满足功率差额的同时，促使储能设备总体使用效率下降，相当于是将储能成本增加。概率选取0.85对应光伏及需求的相应功率差额是最大储能功率值，需要确保P

S满足于条件下，F（x）-F（-x）=0.85。该列式当中，F（x）代表功率差额实际分布函数，PS是此时系统充放电最优化的容量；其二，针对重要负载方面。为防止因突发故障导致重要的负载功率产生缺失情况，则储能系统就应当可以快速地提供一定的功率支撑，也就是要求储能系统实际所提供的功率应当超过重要负载当中最大的功率缺失，即Puc+Pbat≥。

2.2在储能容量计算及其科学配置方法方面

YALMIP，它是以符号运算的工具箱为基础编写，且定义及求解更加高级的优化问题一种模化语言，通常应用至如整数规划和混合规划、线性及非线性的规划等标准优化方面问题的求解当中。提取经济最优化目标及约束条件相应表达式，选取Matlab当中YALMP实施处理操作[3]。YALMP是以实型变量sdpvar为核心对象。sdpvar为优化问题当中实型的决策变量，能够任意定义成n*m维矩阵。倘若K=sdpvar（4,4）代表生成4*4一个矩阵。选取set语句囊括着全部约束条件，对最优化的规划问题实施求解过程当中，则可以把优化目标总体构造成为相应目标对象的一个方程，借助sdpvar语句，把该方程构造成为相应的目标对象；借助预先所获取到的相应约束条件，对约束条件整个语句实施构造，选取set语句加以约束；选取solvesdp(F,f)语句完成求解，f代表着目标函数；最后选取P=double(P)，实施解矩阵提取，以此便可获取最优规划。

3、结语

综上所述，通过此次分析了解到，通过先对其发电功率实施预测分析，结合实际获取发电数据为基础实施对比分析，便证明了此次预测方案比较精准可靠，建设初期阶段光伏的预测发电便能够应用至储能容量总体配置当中，且选取特定概率范围覆盖着功率差额之下复合型的储能容量总体配置方案一种选用方法，有着良好的储能优势及经济优势。

参考文献：

[1]陈景文,肖妍,莫瑞瑞,等.考虑光伏校正的微电网储能容量优化配置[J].电力系统保护与控制,2021,49(10):59-66.

[2]孟中强,李飞.微电网中混合储能系统的容量优化配置[J].集成电路应用,2021,038(001):72-73.

[3]冯明灿,万志伟,郑宇光,等.基于负荷特性的并网型微电网系统容量配置方法及系统.CN202211323374.8[P]2023.