光伏储能接入配电网优化规划研究

光伏储能接入配电网优化规划研究

张王飞

华电新能源集团股份有限公司山西分公司 山西省太原市 030006

摘要：自工业革命在全球范围内展开以后，经济快速发展，煤炭、石油能源日益枯竭，因此能源的供给需求关系日渐紧张。为了保护人类赖以生存的生态环境以实现人与自然的共同发展，在减少大气污染的同时又能维持能源的长期稳定供应，需要找到新的能源来替代不可再生能源，于是风能、电能、光伏能等可再生清洁能源受到了人们的关注。随着光伏渗透率在电网中的提高，光伏发电系统对配电网的影响日益增大，因此研究光伏发电系统并网对配电网电压波动的影响，促进新能源和电力系统的稳定运行，具有非常重要的意义。

关键字：光伏储能；配电网；优化规划

1、光伏与储能技术协同发展的原则

互补性原则：当不同地区的光伏和风电联网叠加时，存在功率及容量的概率互补，这种互补情况随着分布式新能源的增多会更加明显。因此，可再生能源+储能应由分布式逐步过渡到集中式，尽可能遵循集中共享原则，提升公共资源利用效率，降低设备应用成本。

并网质量主导原则：除了根据新能源特性和储能功能确定储能配置方案外，相关部门应对可再生能源的并网质量提出要求。由可再生能源业主根据质量要求，结合储能系统的安全性和经济性综合考虑，自行决定是否配置储能或配置多大规模的储能。采用行政命令手段强制发电业主必须匹配多少容量的储能，这种方式并不可取，很容易造成储能系统性能指标弄虚作假的局面，不利于储能产业的健康可持续发展。

可持续性原则：在考虑新能源光伏与储能技术的协同发展时，必须坚持可持续发展的原则，包括环境保护、资源利用和能源效率等方面。应尽可能减少对环境的影响，合理利用资源，提高能源利用效率，实现经济效益和社会效益的平衡。技术创新原则：随着新能源光伏和储能技术的不断发展，应积极推动技术创新，提高技术水平和应用效果[1]。

2、配电网分布式光伏储能规划的方法

2.1数据收集与分析

数据收集与分析是配电网分布式光伏储能规划过程中至关重要的关键步骤。收集各个场景相关的气象数据是必不可少的。太阳辐射强度、日照时数、温度等信息是评估太阳能资源的关键指标，通过分析这些数据，可以了解光伏发电系统的可行性和发电潜力。同时，收集用电负荷数据也是必要的。负荷曲线、负荷峰谷差等数据能够深入了解不同场景的用电需求特点，从而为光伏发电系统容量规划和储能设施选址提供参考依据。获取配电网的拓扑结构和参数是数据收集的另一重要部分。线路长度、线损情况、节点负荷等信息能够反映电网的现状和潜在问题，为光伏发电系统的布局和储能规划提供基础数据。在数据收集的基础上，进行综合分析是确保规划准确性和有效性的关键。运用统计学和数学建模等方法，对不同场景的潜在光伏发电潜力进行评估和预测，可以准确地确定光伏发电系统在每个场景中的布局方式和容量规模[2]。

考虑光伏发电系统的间歇性特点，储能设施的引入可以实现电力的储备和调峰，提高系统的稳定性。通过对数据进行深入分析，确定储能设施的合理选址和储能容量，从而保障电力的持续供应，满足用户需求。数据收集与分析还对光伏储能规划方案的经济性评估提供关键数据支持。投资成本、能源补贴政策和电价等因素都会影响规划方案的经济效益，因此在规划过程中必须充分考虑这些因素，通过对数据进行经济性分析和优化，找到最具成本效益的规划方案，从而吸引投资、推动清洁能源在配电网中的广泛应用。

2.2光伏布局与容量规划

在面对日益增长的电力需求和环境保护压力下，光伏发电作为一种可持续的清洁能源技术，成为推动能源转型和可持续发展的重要手段。光伏布局与容量规划的目标是在充分利用太阳能资源的基础上，科学合理地确定光伏发电系统的布局方式和容量规模，以满足不同场景下的电力需求，并最大程度地提高光伏系统的运行效率和经济性[3]。收集用电负荷数据，包括负荷曲线、负荷峰谷差等，帮助深入了解不同场景的电力需求特点。此外，获取配电网的拓扑结构和参数，如线路长度、线损情况、节点负荷等，有助于分析电网的现状和潜在问题。

光伏布局与容量规划需要充分考虑用电负荷的特点，合理确定光伏系统的容量规模。根据负荷峰谷差和负荷持续时间等因素，确定光伏系统的容量，以保证光伏发电能够满足每个场景的电力需求。在负荷高峰期，光伏发电系统的输出应能最大程度地替代传统能源，减轻电网负荷压力，提高电网的稳定性。此外，还需结合光伏资源的分布情况和用电负荷需求，合理确定光伏系统的布局方式，包括分布式光伏电站、屋顶光伏系统、地面光伏电站等，使光伏系统能够接近负荷中心，减少输电损耗，提高电网的运行效率。考虑光伏系统的未来发展趋势和技术进步，进行合理的规划和预测。光伏技术不断发展，未来的发电效率和成本可能会有所改变。因此，在规划过程中，需要充分考虑光伏系统的可扩展性和适应性，确保规划方案能够适应未来的发展需求，不断优化和升级光伏发电设施。

2.3优化电网结构

在配电网分布式光伏储能规划的方法中，首先，通过地区电力需求和用电场景的详细分析，了解不同时段和区域的负荷情况，以及可能存在的高峰期和低谷期，这样可以为后续电网优化提供重要的数据支持。其次，进行太阳能光伏发电潜力评估，通过收集目标地区的气象数据和太阳能光伏技术特性，预测光伏系统在不同场景下的发电潜力。这有助于确定光伏发电在不同时段的可用性，为电网优化提供基础。然后，估计储能需求，考虑到光伏发电的波动性，需要在电网中引入储能系统来平衡供需之间的差异。通过分析电力负荷波动情况和供电可靠性要求，估计不同场景下的储能需求，从而确定合适的储能设备容量和类型。接着，建立基于电网规划优化模型，将光伏和储能系统的配置问题转化为数学规划模型，并引入经济性、性能指标以及供电可靠性等因素作为优化目标。这样可以综合考虑不同场景下的需求和能源供应，实现电网的高效运行。还需要根据现有配电网的实际情况和潜在问题，考虑调整变电站、配电站和输电线路的位置和连接方式。通过合理布局电网设备，提高电网的可靠性和适应性，确保分布式能源的平稳接入。最后，引入智能化技术，通过智能电网监控系统和自动化控制系统，实时监测电网状态和能源产生情况，对电网进行动态调整和优化。智能化技术的应用可以提高电网的自适应能力，增强电网的抗干扰和自愈能力，提高供电可靠性。

3、结束语

在引入储能系统的情况下，还能进一步提高系统的稳定性，实现对电力质量的有效控制。规划过程中仍需考虑诸多因素。在实际应用中，需要进一步优化算法和方法，以确保规划方案的科学性和可行性。。

参考文献：

[1]裴蕾,卫志农,陈胜等.交直流混合配电网多阶段随机优化调度模型[J].电力系统保护与控制,2022,50(14):23-32.

[2]赵立军,张秀路,韩丽维等.基于配电网分布式光伏储能规划[J].现代电力,2022,39(04):460-468.

[3]郑淑榕.新能源背景下的配电网多场景规划分析[J].光源与照明,2021(06):91-92.