淺談光伏儲(chǔ)能耦參與調(diào)峰的運(yùn)行優(yōu)化策略

安科瑞 陳聰

摘 要：本文主要研究了“光伏-儲(chǔ)能”耦合參與調(diào)峰的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化配置問題。隨著光伏發(fā)電在配電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，如何有效利用光伏發(fā)電并解決其隨機(jī)性和間歇性問題成為了關(guān)鍵。通過引入儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電與儲(chǔ)能的優(yōu)化配置，提高配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。首先分析了“光伏-儲(chǔ)能”型配電網(wǎng)的供能關(guān)系，然后確定配電網(wǎng)耦合調(diào)峰作用的實(shí)施效果，調(diào)節(jié)相關(guān)電力儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對“光伏-儲(chǔ)能”配電網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：光伏-儲(chǔ)能；耦合調(diào)峰；配電網(wǎng)；運(yùn)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(wǎng)中的地位日益重要。然而，光伏發(fā)電的隨機(jī)性和間歇性給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)作為一種有效的調(diào)節(jié)手段，可以彌補(bǔ)光伏發(fā)電的不足，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，研究“光伏-儲(chǔ)能” 耦合參與調(diào)峰的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化配置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。本文旨在探討如何通過優(yōu)化配置光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和有效調(diào)度。通過合理的“光伏-儲(chǔ)能”耦合配置，有望解決光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的技術(shù)難題，提高配電網(wǎng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。此外，該研究還可為未來智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展提供有益的參考。

1“光伏-儲(chǔ)能”型配電網(wǎng)的供能關(guān)系分析

光伏發(fā)電的特性決定了其輸出的電能與日照強(qiáng)度密切相關(guān)。在光照充足的情況下，光伏發(fā)電能夠?yàn)殡娋W(wǎng)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(wǎng)的運(yùn)行帶來了困擾。而儲(chǔ)能系統(tǒng)則能很好地彌補(bǔ)這一缺陷。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要功能在于存儲(chǔ)電能，并在需要時(shí)釋放，以平衡電網(wǎng)負(fù)荷、提高能源利用效率。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在光照充足時(shí)存儲(chǔ)多余的電能，然后在光照不足或電力需求高峰時(shí)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(chǔ)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(guān)系上，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)形成了緊密的互補(bǔ)關(guān)系。一方面，光伏發(fā)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了的電能，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠不斷積累能量，以備不時(shí)之需。另一方面，儲(chǔ)能系統(tǒng)則通過存儲(chǔ)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(gè)電力系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。此外，兩者的供能關(guān)系還體現(xiàn)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(shí)會(huì)出現(xiàn)電力過剩或不足的情況。通過儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，可以將過剩的電能存儲(chǔ)起來，在需要時(shí)再釋放出來，從而避免了電能的浪費(fèi)。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以根據(jù)電力需求的變化智能調(diào)度電能的存儲(chǔ)與釋放，使得整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加有效、經(jīng)濟(jì)。除了互補(bǔ)性和提高能源利用效率外，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)在供能關(guān)系上還具有其他優(yōu)勢。例如， 它們可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力供應(yīng)。由于偏遠(yuǎn)地區(qū)往往缺乏穩(wěn)定的電力供應(yīng)來源，傳統(tǒng)的電網(wǎng)建設(shè)成本高昂且難以覆蓋。而光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)則可以通過組合成一個(gè)獨(dú)立的離網(wǎng)系統(tǒng)，為這些地區(qū)提供穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)，推動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

然而，當(dāng)前光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如，儲(chǔ)能技術(shù)的成本、壽命和安全性等方面仍需進(jìn)一步改進(jìn)和提升；同時(shí)，如何更好地整合和優(yōu)化光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)現(xiàn)“光伏-儲(chǔ)能”型配電網(wǎng)的優(yōu)化配置，需要綜合考慮光伏發(fā)電的特性、儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)以及電網(wǎng)的運(yùn)行需求。通過合理的配置，可以降低電網(wǎng)的運(yùn)行成本，提高可再生能源的利用率，并保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2配電網(wǎng)的耦合調(diào)峰作用效果

配電網(wǎng)的耦合調(diào)峰作用效果主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）有效解決峰谷負(fù)荷差問題：通過電力調(diào)峰，根據(jù)電力供需情況靈活調(diào)整電力的生產(chǎn)和消費(fèi)，可以平衡電力系統(tǒng)的供需關(guān)系，有效解決電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的峰谷負(fù)荷差異問題，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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

（3）應(yīng)對新能源并網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)：隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行面臨著更大的挑戰(zhàn)。通過電力調(diào)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(wǎng)的沖擊。

（4）提升配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性：通過優(yōu)化配置分布式能源、儲(chǔ)能裝置和各類負(fù)荷間的互動(dòng)，可以降低配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高其經(jīng)濟(jì)性[3]。同時(shí)，利用儲(chǔ)能電站進(jìn)行調(diào)峰，能在負(fù)荷低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，在負(fù)荷高峰時(shí)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(wǎng)的耦合調(diào)峰作用效果對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、能源結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)這些效果需要依賴調(diào)度控制技術(shù)、負(fù)荷預(yù)測以及完善的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等條件。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮各種因素，制定合理的調(diào)峰策略，以充分發(fā)揮配電網(wǎng)的耦合調(diào)峰作用。

3“光伏-儲(chǔ)能”配電網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化

“光伏-儲(chǔ)能”配電網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化，是一項(xiàng)較為復(fù)雜的儲(chǔ)能量耦合調(diào)峰行為，需注意負(fù)荷模型、光伏特性、儲(chǔ)能技術(shù)、優(yōu)化算法和智能調(diào)度等多方面問題。

為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化，一般需要引入儲(chǔ)能系統(tǒng)來平滑光伏發(fā)電的輸出功率。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在光照充足時(shí)存儲(chǔ)多余的電能，在光照不足或電力需求高峰時(shí)釋放電能，從而平衡電網(wǎng)負(fù)荷，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可用于應(yīng)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(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同作用下，配電網(wǎng)的運(yùn)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(chǔ)能系統(tǒng)，可以有效地控制配電網(wǎng)的電壓水平。當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率過高時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以吸收多余的電能，降低電網(wǎng)電壓；當(dāng)電力需求高峰時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以釋放電能，提高電網(wǎng)電壓。這樣可以確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性和可靠性，減少因電壓波動(dòng)引起的設(shè)備損壞和停電事故。

（2）功率平衡：光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入使得配電網(wǎng)的功率平衡更加靈活和可控。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整光伏系統(tǒng)的輸出功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，可以確保電網(wǎng)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(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略，可以提高能源利用效率。例如，可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和電力需求預(yù)測，提前調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電計(jì)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(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備選型，降低電能傳輸和轉(zhuǎn)換過程中的損耗。

（4）智能化管理：隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)的智能化管理水平不斷提高。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高配電網(wǎng)的安全性和可靠性。同時(shí)，還可以利用這些數(shù)據(jù)優(yōu)化配電網(wǎng)的運(yùn)行策略，提高電力系統(tǒng)的整體性能。

4 安科瑞 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-2000MG 儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲(chǔ)能 電站研制的本地化能量管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì) 報(bào)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(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不 僅可以實(shí)現(xiàn)下級各儲(chǔ)能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還可以實(shí)現(xiàn)與上級調(diào) 度系統(tǒng)和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊與交互，既能接受上級調(diào)度指令，又可以 滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.2應(yīng)用場景

適用于工商業(yè)儲(chǔ)能電站、新能源配儲(chǔ)電站。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)管

對微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，包含市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及用電負(fù)荷，同時(shí)也包括收益數(shù)據(jù)、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(fēng)電控制逆變一體機(jī)、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能變流器、用電設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

（3）功率預(yù)測

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

（4）電能質(zhì)量

實(shí)現(xiàn)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)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(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測。

（5）可視化運(yùn)行

實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無人值守，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負(fù)荷與設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)控。

（6）優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測，并結(jié)合分布式電源出力與儲(chǔ)能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，以降低尖峰或者高峰時(shí)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(chǔ)能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù)，同時(shí)可以切換年報(bào)查看每個(gè)月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率，用于評估設(shè)備性能與狀態(tài)。

（9）策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運(yùn)行策略及統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行設(shè)置。其中策略包含計(jì)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(chǎn)品

6結(jié)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(chǔ)能技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用成為了研究的熱點(diǎn)。本文詳細(xì)探討了“光伏-儲(chǔ)能” 耦合參與調(diào)峰的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化配置，為解決光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的技術(shù)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(chǔ)能技術(shù)的原理，本文得出了“光伏-儲(chǔ)能”耦合在配電網(wǎng)中能夠提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)論。在理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文提出了多種優(yōu)化配置方案，為實(shí)際應(yīng)用提供了重要的參考。

然而，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)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(guān)鍵問題，以期推動(dòng)“光伏-儲(chǔ)能”耦合技術(shù)在配電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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

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