配电网中电池储能系统最优充放电运行策略研究

配电网中电池储能系统最优充放电运行策略研究摘要：面对较大的能源需求，储能系统责任重大，在主动配电网调度中，加入进储能系统功能，可以确保分布式能源理想的应用效果，借此提高利用效率，从源头保障好电网运行真实状况与经济性。在现实工作中，为了实现系统最优充放电，提出了一种积极稳妥的电池储能系统(BESS)。该优化模型作用显著，充分考虑了电池寿命，在该策略执行期间，可以消纳掉波动功率，从而延长电池寿命。在应用阶段，通过计算电池寿命，实现BESS的经济运行。关键词：配电网；运行策略；电池储能系统引言：通过研究发现，主动配电网意义重大，是未来配电网的流行趋势。在主动配电网中，配置了分布式电源(DG)，同时还可以满足渗透率、控制标准高的要求。但是在现实应用中，由于DG的大量接入,经常会让系统触不及防。实践证明，在DG的接入阶段，会产生较大波动性，从而造成对配电网运行控制和效率的影响。在新时期，随着储能技术发展，相关的造价会降低，增强DG的消纳以及改善现有配电网运行经济性成为社会关切问题。1储能系统最优充放电模型构建原理在工作中，根据ESS充放电时间和相关的响应特性，储能系统最优充放电可行性模型可以分为两类:（1）功率型ESS。此类模型涵盖了超级电容器等核心内容，实际操作中，主要针对的是能源全过程的输出波动，应用效果极为显著。（2）能量型ESS。主要囊括了电池储能系统(BESS),现实应用中，能量型ESS在实现削峰填谷操作中起到重要支撑作用。基于这样的前提，本文将会把重点落在BESS研究上,针对主动配电网核心问题，解决BESS优化运行的困扰，将BESS的作用突出强调。与此同时，在主动配电网中，综合分析充放电策略的效果，并提出不合理之处，在此前提下找到最佳解决方案，实现系统最优充放电。实践证实，BESS充放电优化模型构成相对复杂。在实际运行期间，采用SOC描述，对实际产生的BESS能量存储状态细致分析、评估，充分考虑电池寿命。在上述分析的基础下，以配电网购电成本为指向性指标，找到其与BESS等效成本的深层次关系，从而继续进行优化。在整个环节中，解除时段间耦合约束，需要借助原对偶内点法求解。BESS有功和无功容量图，如下图1所示。图1BESS有功和无功容量图当充电、蓄电池两部分同时坏掉。或者充电部、蓄电池其中一个部分损坏，单凭后台通讯管理，只能掌握其运行状态，但电池后备能力通常无法衡量。即使进行定期人工巡视，判断电池后备能力也很难实现[1]。针对这样的情况，目前采取的科学手段是通过人力、物力定期投入，人工检验放电电池性能和寿命，借此确保无故障发生。在配电网中，由于采用大量的直流电源，所以故障比较频发，现实中只有停电检修时，才可以将上述问题发现。所以需要借助科学策略，对电池储能系统优化，提升其最大储能效率，延长电池使用寿命，确保配电网长久运作。2BESS等效运行成本模型通过深入研究发现，储能设备的寿命受多方面的影响，不仅与温度有关。在现实应用中，与峰值电流等关联紧密，同时，放电深度也会对其产生影响。一般情况下,在完整的系统中，放电深度越深,产生的影响越大。代表着储能设备性能下降，循环寿命会急速缩短。在这样的前提下，为得到函数关系（准确把握放电深度与循环寿命的内在联系），在工作中，可选择不同的函数，借助函数的应用完成拟合。例如：多项式函数法，实际应用较多，可以保障良好的效果。站在多项式函数角度,Dop与Ne之间的函数，可以用公式表示为：在上述公式中，ai指代的是i次项对应的系数；字母N表示的是多项式阶数。Dop是一个变量，代表的是非线性关系（有功功率和充放电状态间的关系），整个公式需要借助雨流计数法计算[2]。结合实际工作可知，电池的成本构成有两部分，一是固定投资成本；二是运行维护成本。研究发现，运行维护成本影响较大，但仅与电池的额定功率等参数有关，而与具体的BESS运行关联不高。现实应用中，需要考虑到投资成本的影响，掌握其与循环寿命的关系。在实际工作中，我们可以假设投资成本（电池的）为某一固定值，并将其想方设法均摊到每一次充放电中，借此可以形成固有模式。定义第k号电池，处于某一循环周期所产生的放电深度为Dop。需要注意的是，放电深度Dop为重要参数，与放电状态和蓄电池性能密切相关。在得到放电深度Dop的基础上，产生的单次循环等效成本，最终可以用以下公式表示:通过调查了解到，现有的重要设备运维主要依靠人工，通过增加“放电负载”以及完成蓄电池容量测试，来实现系统性能提升。但传统技术存在如下缺点：（1）没有备用的蓄电池组，故在使用中效率低。仅能在故障阶段或停电检修时，发现蓄电池是否正常，存在较大的隐患；（2）无法自动完成测试（关于蓄电池容量的），且测试人工费高。正是因为上述不足，所以普及率不高，采用传统技术非常不便于日常运维。3基于分支定界原理的原对偶内点法为了对电池性能综合评估，需要密切关注电池放电深度所呈现出的特殊性。结合现实可知，基于分支定界原理的原对偶内点法，在现实中的求解具有极高的可行性。需要强调的是，分支过程的目标函数应科学设置，可以将其设定为配电网购电成本。实际操作中需要按时段分支，在有效的分支定界法支撑下，确定各单时段的运行效率，同时掌握BESS充放电状态。在此前提下，将原问题分解，并借助合理渠道，将其变更为OPF子问题，在BESS充放电状态改变中，科学掌握SOC曲线峰谷点。在采取分支定界法时，想要保障效果，需要掌握该方法的要点。主要注意事项有：（1）分支过程。在进行时段分支时，需判断松弛因子问题，确保属于同一时段。深度优先搜索属于常用搜索策略，深度搜索过后，再进行广度优先搜索。（2）剪支过程。首先，该子问题无可行解，这是基本原则。其次，所有离散变量均在合理范围，同时保证已取得整数解，这是重要保障。再次，子问题目标值大于上界。最后，SOC不满足上下限约束。第3条剪支准则可采用较为客观的方法进行判断，如下图2所示。图2比较目标值和上界值4结束语本文主要侧重于BESS呈现出来的性能结构对BESS开展了研究。同时，深层次剖析了主动配电网中该结构所起到的作用。在未来，BESS将快速发展，用户需要将持续攀升。因此后续研究的重点会持续深入，将研究领域放在网络重构、可控DG等层面，并在整个设计模型中，将可调度资源囊括其中，借此展现出BESS的价值。在DG出力的基础上,完成系统的BESS优化调度。面对较大的能源需求，配电网储能系统责任重大，为了确保调度的效果，可以利用电池储能系统(BESS)。研究发现，该优化模型作用显著，在系统使用中充分考虑了电池寿命问题，采用该模式，可以消纳掉电源波动功率，与此同时，节约购电成本。实践证实，经过改造后的系统能够存储蓄电池容量测试的充电和放电数据，并对蓄电池的使用寿命进行计算，当寿命低于设定的告警值时可实时发出告警。同时，控制蓄电池的浮充，当电池过欠压时远程告警，并通过程序支持，实现远程维护诊断。在新时期，随着储能技术发展，相关的造价会降低，增强DG的消纳以及改善现有配电网运行经济性成为社会关切问题。在DG的接入