淺談光伏儲能耦參與調峰的運行優(yōu)化策略

安科瑞 陳聰

摘 要：本文主要研究了“光伏-儲能”耦合參與調峰的配電網運行優(yōu)化配置問題。隨著光伏發(fā)電在配電網中的廣泛應用，如何有效利用光伏發(fā)電并解決其隨機性和間歇性問題成為了關鍵。通過引入儲能系統(tǒng)，可以實現光伏發(fā)電與儲能的優(yōu)化配置，提高配電網的穩(wěn)定性和經濟性。首先分析了“光伏-儲能”型配電網的供能關系，然后確定配電網耦合調峰作用的實施效果，調節(jié)相關電力儲能設備，實現對“光伏-儲能”配電網的運行優(yōu)化。

關鍵詞：光伏-儲能；耦合調峰；配電網；運行配置

0引言

隨著可再生能源的快速發(fā)展，光伏發(fā)電在配電網中的地位日益重要。然而，光伏發(fā)電的隨機性和間歇性給電網的穩(wěn)定運行帶來了挑戰(zhàn)。儲能技術作為一種有效的調節(jié)手段，可以彌補光伏發(fā)電的不足，提高電網的穩(wěn)定性。因此，研究“光伏-儲能” 耦合參與調峰的配電網運行優(yōu)化配置具有重要的現實意義和理論價值。本文旨在探討如何通過優(yōu)化配置光伏和儲能系統(tǒng)，實現配電網的穩(wěn)定運行和有效調度。通過合理的“光伏-儲能”耦合配置，有望解決光伏發(fā)電并網帶來的技術難題，提高配電網的供電可靠性和經濟性。此外，該研究還可為未來智能電網的建設和發(fā)展提供有益的參考。

1“光伏-儲能”型配電網的供能關系分析

光伏發(fā)電的特性決定了其輸出的電能與日照強度密切相關。在光照充足的情況下，光伏發(fā)電能夠為電網提供大量的電能；而在陰雨天或夜晚，其輸出將大幅降低，甚至為零。這種不穩(wěn)定性給電網的運行帶來了困擾。而儲能系統(tǒng)則能很好地彌補這一缺陷。儲能系統(tǒng)的主要功能在于存儲電能，并在需要時釋放，以平衡電網負荷、提高能源利用效率。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能系統(tǒng)可以在光照充足時存儲多余的電能，然后在光照不足或電力需求高峰時釋放這些電能，從而確保電力系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定供電。這種功能特性使得儲能系統(tǒng)成為光伏發(fā)電系統(tǒng)不能或缺的組成部分。

在供能關系上，光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)形成了緊密的互補關系。一方面，光伏發(fā)電為儲能系統(tǒng)提供了的電能，使得儲能系統(tǒng)能夠不斷積累能量，以備不時之需。另一方面，儲能系統(tǒng)則通過存儲和釋放電能，平衡了光伏發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定輸出， 使得整個電力系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定、可靠地運行。此外，兩者的供能關系還體現在提高能源利用效率方面。由于光伏發(fā)電受天氣條件影響較大，有時會出現電力過?；虿蛔愕那闆r。通過儲能系統(tǒng)的調節(jié)，可以將過剩的電能存儲起來，在需要時再釋放出來，從而避免了電能的浪費。同時，儲能系統(tǒng)還可以根據電力需求的變化智能調度電能的存儲與釋放，使得整個電力系統(tǒng)的運行更加有效、經濟。除了互補性和提高能源利用效率外，光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)在供能關系上還具有其他優(yōu)勢。例如， 它們可以為偏遠地區(qū)提供電力供應。由于偏遠地區(qū)往往缺乏穩(wěn)定的電力供應來源，傳統(tǒng)的電網建設成本高昂且難以覆蓋。而光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)則可以通過組合成一個獨立的離網系統(tǒng)，為這些地區(qū)提供穩(wěn)定、可靠的電力供應，推動當地的經濟和社會發(fā)展。

然而，當前光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如，儲能技術的成本、壽命和安全性等方面仍需進一步改進和提升；同時，如何更好地整合和優(yōu)化光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的運行和管理，提高其整體效率和穩(wěn)定性，也是需要不斷探索和研究的問題。為了實現“光伏-儲能”型配電網的優(yōu)化配置，需要綜合考慮光伏發(fā)電的特性、儲能技術的特點以及電網的運行需求。通過合理的配置，可以降低電網的運行成本，提高可再生能源的利用率，并保證電網的安全穩(wěn)定運行。

2配電網的耦合調峰作用效果

配電網的耦合調峰作用效果主要表現在以下幾個方面：

（1）有效解決峰谷負荷差問題：通過電力調峰，根據電力供需情況靈活調整電力的生產和消費，可以平衡電力系統(tǒng)的供需關系，有效解決電力系統(tǒng)中出現的峰谷負荷差異問題，維持電網的穩(wěn)定運行。

（2）提升電力供應可靠性：電力調峰作為一種靈活的電力管理手段，能合理調配電力資源，確保供電能夠滿足峰值需求，同時避免資源的浪費。

（3）應對新能源并網帶來的挑戰(zhàn)：隨著新能源的大規(guī)模并網，電力系統(tǒng)的調度運行面臨著更大的挑戰(zhàn)。通過電力調峰，可以充分利用可再生能源的特性，提高新能源的消納率，降低其對傳統(tǒng)電網的沖擊。

（4）提升配電系統(tǒng)的經濟性：通過優(yōu)化配置分布式能源、儲能裝置和各類負荷間的互動，可以降低配電系統(tǒng)的運行成本，提高其經濟性[3]。同時，利用儲能電站進行調峰，能在負荷低谷時儲存電能，在負荷高峰時釋放電能，有助于緩解高峰期的電力供需缺口。

總的來說，配電網的耦合調峰作用效果對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、能源結構的優(yōu)化以及環(huán)保節(jié)能等方面都具有積極的意義。然而，實現這些效果需要依賴調度控制技術、負荷預測以及完善的電網基礎設施等條件。因此，在實際應用中，需要綜合考慮各種因素，制定合理的調峰策略，以充分發(fā)揮配電網的耦合調峰作用。

3“光伏-儲能”配電網的運行優(yōu)化

“光伏-儲能”配電網的運行優(yōu)化，是一項較為復雜的儲能量耦合調峰行為，需注意負荷模型、光伏特性、儲能技術、優(yōu)化算法和智能調度等多方面問題。

為了解決上述問題，實現光伏儲能配電網運行優(yōu)化，一般需要引入儲能系統(tǒng)來平滑光伏發(fā)電的輸出功率。儲能系統(tǒng)可以在光照充足時存儲多余的電能，在光照不足或電力需求高峰時釋放電能，從而平衡電網負荷，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，儲能系統(tǒng)還可用于應對突發(fā)事件或電力短缺情況，確保電力系統(tǒng)的連續(xù)供電。

在光伏與儲能系統(tǒng)的協(xié)同作用下，配電網的運行優(yōu)化策略如下：

（1）電壓管理：通過合理地配置和管理光伏與儲能系統(tǒng)，可以有效地控制配電網的電壓水平。當光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率過高時，儲能系統(tǒng)可以吸收多余的電能，降低電網電壓；當電力需求高峰時，儲能系統(tǒng)可以釋放電能，提高電網電壓。這樣可以確保電網電壓的穩(wěn)定性和可靠性，減少因電壓波動引起的設備損壞和停電事故。

（2）功率平衡：光伏與儲能系統(tǒng)的引入使得配電網的功率平衡更加靈活和可控。通過實時監(jiān)測和調整光伏系統(tǒng)的輸出功率和儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，可以確保電網的功率平衡，避免電力短缺或過剩的情況發(fā)生。

（3）能源利用效率：通過優(yōu)化光伏與儲能系統(tǒng)的運行策略，可以提高能源利用效率。例如，可以根據天氣預報和電力需求預測，提前調整儲能系統(tǒng)的充放電計劃，以有效地利用可再生能源。此外，還可以通過優(yōu)化配電網的拓撲結構和設備選型，降低電能傳輸和轉換過程中的損耗。

（4）智能化管理：隨著物聯(lián)網、大數據等技術的發(fā)展，配電網的智能化管理水平不斷提高。通過實時監(jiān)測和分析光伏與儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)和數據，可以及時發(fā)現并解決潛在問題，提高配電網的安全性和可靠性。同時，還可以利用這些數據優(yōu)化配電網的運行策略，提高電力系統(tǒng)的整體性能。

4 安科瑞 Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-2000MG 儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能 電站研制的本地化能量管理系統(tǒng)，可實現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計 報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策 略選擇，包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不 僅可以實現下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還可以實現與上級調 度系統(tǒng)和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以 滿足遠程監(jiān)控與運維，確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經濟運行。

4.2應用場景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

4.3系統(tǒng)結構

4.4系統(tǒng)功能

（1）實時監(jiān)管

對微電網的運行進行實時監(jiān)管，包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷，同時也包括收益數據、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

（2）智能監(jiān)控

對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監(jiān)測，掌握微電網系統(tǒng)的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質量

實現整個微電網系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數據進行監(jiān)測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進行監(jiān)測。

（5）可視化運行

實現微電網無人值守，實現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監(jiān)控。

（6）優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài)，實現經濟優(yōu)化調度，以降低尖峰或者高峰時刻的用電量，降低企業(yè)綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態(tài)。

（9）策略配置

微電網配置主要對微電網系統(tǒng)組成、基礎參數、運行策略及統(tǒng)計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

5硬件及其配套產品

6結論與展望

在能源需求日益增長和可再生能源蓬勃發(fā)展的背景下，光伏發(fā)電和儲能技術在配電網中的應用成為了研究的熱點。本文詳細探討了“光伏-儲能” 耦合參與調峰的配電網運行優(yōu)化配置，為解決光伏發(fā)電并網帶來的技術難題提供了有效的思路。

通過深入分析光伏發(fā)電的特性和儲能技術的原理，本文得出了“光伏-儲能”耦合在配電網中能夠提高供電可靠性和經濟性的結論。在理論分析和仿真實驗的基礎上，本文提出了多種優(yōu)化配置方案，為實際應用提供了重要的參考。

然而，光伏發(fā)電和儲能技術的實際應用還面臨許多挑戰(zhàn)。因此，未來的研究需要繼續(xù)深入探討這些關鍵問題，以期推動“光伏-儲能”耦合技術在配電網中的廣泛應用。

參考文獻

[1]杜 帥，賈黎明，李真娣，馬振興.“光伏-儲能”耦合參與調峰的配電網運行優(yōu)化配置

[2]孫永輝,趙樹野,張秀路,等.考慮分布式光伏與儲能聯(lián)合的區(qū)域電網電壓穩(wěn)定性控制方法[J].可再生能源, 2022, 40(8): 1115-1122.

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022年05版