分散式布局的儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)于區(qū)域電網(wǎng)來說是潛在的優(yōu)良資源，而分布式電源大量接入配電網(wǎng)存在容量小、數(shù)量多、分布不均衡、單機(jī)接入成本高、系統(tǒng)操作及管理困難等問題，且用戶側(cè)電網(wǎng)中分布式光伏、儲(chǔ)能、負(fù)荷或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，對(duì)分布式儲(chǔ)能的系統(tǒng)調(diào)度帶來一定的技術(shù)難題[16-18]，為保證區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷的供電需求，研究閑置的碎片化分散式的儲(chǔ)能裝置的統(tǒng)一調(diào)控方法，充分盤活與調(diào)動(dòng)全社會(huì)的閑置儲(chǔ)能資源基于主動(dòng)配電網(wǎng)中已有的儲(chǔ)能資源，面向電網(wǎng)需求研究分布式儲(chǔ)能的統(tǒng)一調(diào)度方法在實(shí)際工程中已有迫切需求。本文針對(duì)分布式儲(chǔ)能在用戶側(cè)典型的應(yīng)用模式，包括儲(chǔ)能輔助光伏并網(wǎng)、負(fù)荷削峰填谷、提高電能質(zhì)量與可靠性、光儲(chǔ)充一體化等應(yīng)用進(jìn)行闡述，分析分布式儲(chǔ)能不同的接入方式、運(yùn)行控制策略、出力特性等技術(shù)形態(tài)與載體，為進(jìn)一步分析分布式儲(chǔ)能匯聚協(xié)調(diào)控制技術(shù)提供理論指導(dǎo)。

創(chuàng)新點(diǎn)及解決的問題

分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力用戶側(cè)中的應(yīng)用日益廣泛，且應(yīng)用場(chǎng)景多樣化，對(duì)于電網(wǎng)來說是潛在的優(yōu)良資源。然而其容量小、數(shù)量多、分布不均衡、單機(jī)接入成本高、系統(tǒng)操作及管理困難，給電網(wǎng)的規(guī)劃運(yùn)營帶來了日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和技術(shù)難題。本文就用戶側(cè)中的分布式儲(chǔ)能典型應(yīng)用模式及接入方式進(jìn)行介紹，闡述各應(yīng)用場(chǎng)景下分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用模式和方案，并分析了典型應(yīng)用場(chǎng)景下的分布式儲(chǔ)能運(yùn)行效果。通過對(duì)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)形態(tài)和載體的分析，可為進(jìn)一步研究分布式儲(chǔ)能匯聚協(xié)調(diào)控制技術(shù)提供理論指導(dǎo)。

重點(diǎn)內(nèi)容導(dǎo)讀

1 輔助光伏功率并網(wǎng)應(yīng)用

《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》(Q/GDW564—2010)中對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的接入方式做了一般性技術(shù)規(guī)定。分布式儲(chǔ)能在用戶側(cè)電網(wǎng)中有多種運(yùn)行模式，不同的運(yùn)行模式、不同用戶需求儲(chǔ)能系統(tǒng)接入方式不同，現(xiàn)以110(35)kV變電站為例，研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)在用戶側(cè)輔助光伏功率并網(wǎng)應(yīng)用模式中的接入方式。利用儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅可以最大限度地平抑用戶側(cè)光伏輸出功率波動(dòng)，且可實(shí)現(xiàn)跟蹤計(jì)劃出力，其典型接線如圖1所示。

圖1 輔助光伏并網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)系統(tǒng)接入方式示意圖

1.1 平滑光伏功率輸出

為使光伏并網(wǎng)功率滿足分鐘級(jí)/10分鐘級(jí)最大有功功率變化量限值要求，基于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來平滑光伏輸出功率波動(dòng)，以電池儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC為反饋信號(hào)的能量管理控制策略，如圖2所示。

圖2 平滑光伏出力波動(dòng)控制框圖

1.2 跟蹤計(jì)劃出力

基于日前預(yù)測(cè)功率的光伏電站發(fā)電計(jì)劃曲線與次日實(shí)際光伏功率輸出存在較大偏差，為使光伏發(fā)電盡可能的與日前發(fā)電計(jì)劃曲線匹配，減少兩者 間的偏差，提高光伏發(fā)電的可調(diào)度性，利用電池 儲(chǔ)能系統(tǒng)跟蹤光伏發(fā)電計(jì)劃出力的控制框圖如圖3所示(分布式應(yīng)用的儲(chǔ)能中暫無該功能)。

圖3 跟蹤計(jì)劃出力控制框圖

1.3 減少光伏電站棄光

減少光伏電站棄光控制策略是基于當(dāng)前各發(fā)電單元的光伏發(fā)電量功率數(shù)據(jù)和其對(duì)應(yīng)的單元儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)前容量狀態(tài)，通過儲(chǔ)能集群控制器下發(fā)各儲(chǔ)能單元的功率指令，到基本并網(wǎng)控制單元，各單元儲(chǔ)能系統(tǒng)通過充放電控制，達(dá)到減少光伏電站棄光限電的目的，具體程序流程如圖4所示。

圖4 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)減少光伏電站棄光方案流程圖

根據(jù)當(dāng)前光伏電站實(shí)際功率數(shù)據(jù)和整體儲(chǔ)能電站系統(tǒng)容量以及當(dāng)前光伏電站整體輸出功率PPV與當(dāng)前光伏電站限電功率指令PL，對(duì)儲(chǔ)能電站輸出/入功率值PB進(jìn)行分配，具體流程如圖5所示。

圖5 電池儲(chǔ)能單元功率指令分配程圖

2 負(fù)荷側(cè)削峰填谷應(yīng)用

基于當(dāng)?shù)氐姆骞入妰r(jià)差，針對(duì)典型日負(fù)荷曲線，利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制，可實(shí)現(xiàn)園區(qū)/用戶負(fù)荷用電的削峰填谷作用，降低園區(qū)負(fù)荷購電成本。負(fù)荷側(cè)削峰填谷應(yīng)用的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)典型接入拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 負(fù)荷側(cè)削峰填谷應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)接入示意圖

圖7 江蘇某地峰谷電價(jià)曲線

3 提高電能質(zhì)量與供電可靠性

為保證某園區(qū)內(nèi)重要負(fù)荷供電可靠性，以保證精密儀器加工成品率，在園區(qū)屋頂安裝光伏容量460 kWp，鋰電池儲(chǔ)能容量為500 kW/660 kW˙h。園區(qū)一級(jí)負(fù)荷約30 kW，重要負(fù)荷約為500 kW，該園區(qū)微網(wǎng)儲(chǔ)能接入如圖8所示。

圖8 微電網(wǎng)中儲(chǔ)能接入示意圖

4 光儲(chǔ)充一體化應(yīng)用

目前電動(dòng)汽車充電樁采用的恒流/恒壓充電方式調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力有限，單獨(dú)靠電動(dòng)汽車充電進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)效果不理想[19]。電動(dòng)汽車充電負(fù)荷具有時(shí)空雙尺度的可調(diào)節(jié)性，利用此特性可在時(shí)間和空間上進(jìn)行雙尺度的負(fù)荷調(diào)度，使電動(dòng)汽車充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生積極的作用。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接入含分布式光伏的電動(dòng)汽車充電站的典型系統(tǒng)接線如圖10所示。

圖9 儲(chǔ)能單元控制策略示意圖

圖10 光儲(chǔ)充一體化園區(qū)儲(chǔ)能接入示意圖

結(jié)論

基于本文對(duì)用戶側(cè)典型分布式儲(chǔ)能電站的系統(tǒng)接入及應(yīng)用模式分析，可以得到如下結(jié)論。

(1)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用模式眾多，各點(diǎn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略、充放電功率、容量、SOC等均存在差異，在考慮分布式儲(chǔ)能的匯聚應(yīng)用時(shí)，需要考慮有效匯聚時(shí)間、容量潛力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、設(shè)備故障率等因素。

(2)各應(yīng)用工況下的分布式儲(chǔ)能運(yùn)行策略及盈運(yùn)模式不同，利用分布式儲(chǔ)能匯聚協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度，需制定儲(chǔ)能匯聚計(jì)費(fèi)辦法，通過引導(dǎo)電能消費(fèi)行為，形成價(jià)格相關(guān)的“彈性”匯聚管理制度。

廣域分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)存在相當(dāng)規(guī)模的閑余時(shí)間和閑余容量，且存在通過整合匯聚本地目標(biāo)和網(wǎng)側(cè)匯聚應(yīng)用目標(biāo)及通過引導(dǎo)電能消費(fèi)行為產(chǎn)生更大匯聚潛力的可能性，將分布式儲(chǔ)能的無序、自主運(yùn)行整合成接受統(tǒng)一調(diào)度，變成電網(wǎng)的潛在優(yōu)勢(shì)資源。充分利用個(gè)體間的互補(bǔ)性，弱化群體的隨機(jī)性，在大數(shù)據(jù)層面凸顯出較高的資源可用性，形成分布式儲(chǔ)能匯聚應(yīng)用的系統(tǒng)性技術(shù)成果，將促進(jìn)分布式能源發(fā)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)及智能電網(wǎng)具有重要的理論意義和工程實(shí)踐價(jià)值。