高渗透率光伏配电网储能系统优化配置理论与方法

As more and more distributed photovoltaics are connected to distribution network, it puts forward a series of challenges to the safety and reliability of distribution network. As an important means to implement photovoltaic consumption in distribution network, energy storage system has received more and more attention. The optimal sizing issue of energy storage system is the key element to have its full effects. Based on operation characteristics of distribution network with high photovoltaic penetration, charging-discharging characteristic and life-characteristic of battery energy storage system, different functional uses of power and energy of battery energy storage system, four aspects including the coupling characteristics of battery energy storage system model, the mechanism of coordinated operation, collaborative optimal sizing mode, and simulation and experiment are further studied. The purposes are to establish charging-discharging and life coupling model of battery energy storage system, design operation strategy of battery energy storage system considering multifunction and coordination between active and reactive power, propose collaborative optimal sizing model and method considering different time-scale benefits and influences of different operation strategies. The research results provide theoretical and technical support for optimal sizing of battery energy storage system in distribution network with high distributed photovoltaic penetration.

随着越来越多的分布式光伏接入配电网，对配电网安全稳定运行提出了一系列的挑战。储能系统作为实现配电网消纳高渗透率分布式光伏的重要手段得到了越来越多的关注，其中储能系统的优化配置是其能否充分发挥效用的关键因素。本项目在充分考虑含高渗透率分布式光伏配电网运行特性、蓄电池储能系统充放电与寿命特性、蓄电池储能系统功率和能量等不同功能用途的基础上，从蓄电池储能系统模型耦合特性、蓄电池储能系统协调运行机制、协同优化配置模式，以及仿真实验四个方面展开深入研究，建立蓄电池储能系统的充放电与寿命耦合模型，设计考虑多功能有功和无功协调的蓄电池储能系统控制策略方案，提出计及蓄电池储能系统不同时间尺度效益和不同控制策略影响的协同优化配置模型与方法。该项目的研究成果为高渗透率分布式光伏配电网中蓄电池储能系统优化配置提供了理论和技术支撑。

随着分布式光伏的大量接入，配电网的电压越限问题愈发严重。但近年来，储能技术持续发展，且成本不断下降，使得储能系统得以不断推广，这不仅缓和了配电网的电压越限问题，而且还可以通过储能系统的低储高发特性进行经济优化。本项目从蓄电池储能系统模型、蓄电池储能系统协调运行机制、协同优化配置模式几个方面展开深入研究，设计考虑多功能协调的蓄电池储能系统控制策略方案，提出蓄电池储能系统协同优化配置模型与方法，为高渗透率分布式光伏配电网中蓄电池储能系统优化配置提供理论和技术支撑。本项目主要开展了以下几方面研究：.（1）提出一种高渗透率光伏配电网中电池储能系统综合运行策略，解决高渗透率光伏以及用电高峰期负荷过重带来的电压越限问题，改善了配电网电压安全，均衡各电池储能系统间的利用率，提高了整个储能系统的使用寿命，并在峰谷电价政策下实现了经济优化。.（2）结合光伏逆变器无功控制与用户侧主动负荷控制，提出源-储-荷综合协调运行控制策略，实现了高渗透率光伏配电网中多种可控资源的综合协调控制，弥补了仅以电池储能系统作为电压管理手段导致投资成本较高的不足。.（3）提出一种min-max-min配电网储能规划三层鲁棒优化模型，充分考虑源荷不确定性，在解决电压越限问题的同时考虑经济优化，将储能更合理的接入配电网中。.上述相关研究成果为高渗透率分布式光伏配电网中蓄电池储能系统优化配置提供了重要参考，此外，作为延伸和拓展，项目组同时对配电网中多种能源形式也进行了相关研究和探索，进一步补充和完善了储能系统优化配置研究体系。