分散式布局的儲能設備對于區(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、單機接入成本高、系統(tǒng)操作及管理困難等問題，且用戶側電網(wǎng)中分布式光伏、儲能、負荷或拓撲結構不同，對分布式儲能的系統(tǒng)調(diào)度帶來一定的技術難題[16-18]，為保證區(qū)域電網(wǎng)負荷的供電需求，研究閑置的碎片化分散式的儲能裝置的統(tǒng)一調(diào)控方法，充分盤活與調(diào)動全社會的閑置儲能資源基于主動配電網(wǎng)中已有的儲能資源，面向電網(wǎng)需求研究分布式儲能的統(tǒng)一調(diào)度方法在實際工程中已有迫切需求。本文針對分布式儲能在用戶側典型的應用模式，包括儲能輔助光伏并網(wǎng)、負荷削峰填谷、提高電能質(zhì)量與可靠性、光儲充一體化等應用進行闡述，分析分布式儲能不同的接入方式、運行控制策略、出力特性等技術形態(tài)與載體，為進一步分析分布式儲能匯聚協(xié)調(diào)控制技術提供理論指導。

創(chuàng)新點及解決的問題

分布式儲能系統(tǒng)在電力用戶側中的應用日益廣泛，且應用場景多樣化，對于電網(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、單機接入成本高、系統(tǒng)操作及管理困難，給電網(wǎng)的規(guī)劃運營帶來了日益嚴峻的挑戰(zhàn)和技術難題。本文就用戶側中的分布式儲能典型應用模式及接入方式進行介紹，闡述各應用場景下分布式儲能的應用模式和方案，并分析了典型應用場景下的分布式儲能運行效果。通過對分布式儲能系統(tǒng)技術形態(tài)和載體的分析，可為進一步研究分布式儲能匯聚協(xié)調(diào)控制技術提供理論指導。

重點內(nèi)容導讀

1 輔助光伏功率并網(wǎng)應用

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

圖1 輔助光伏并網(wǎng)的儲能系統(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/10分鐘級最大有功功率變化量限值要求，基于電池儲能系統(tǒng)來平滑光伏輸出功率波動，以電池儲能系統(tǒng)SOC為反饋信號的能量管理控制策略，如圖2所示。

圖2 平滑光伏出力波動控制框圖

1.2 跟蹤計劃出力

基于日前預測功率的光伏電站發(fā)電計劃曲線與次日實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 儲能系統(tǒng)跟蹤光伏發(fā)電計劃出力的控制框圖如圖3所示(分布式應用的儲能中暫無該功能)。

圖3 跟蹤計劃出力控制框圖

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前各發(fā)電單元的光伏發(fā)電量功率數(shù)據(jù)和其對應的單元儲能系統(tǒng)當前容量狀態(tài)，通過儲能集群控制器下發(fā)各儲能單元的功率指令，到基本并網(wǎng)控制單元，各單元儲能系統(tǒng)通過充放電控制，達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 電池儲能系統(tǒng)減少光伏電站棄光方案流程圖

根據(jù)當前光伏電站實際功率數(shù)據(jù)和整體儲能電站系統(tǒng)容量以及當前光伏電站整體輸出功率PPV與當前光伏電站限電功率指令PL，對儲能電站輸出/入功率值PB進行分配，具體流程如圖5所示。

圖5 電池儲能單元功率指令分配程圖

2 負荷側削峰填谷應用

基于當?shù)氐姆骞入妰r差，針對典型日負荷曲線，利用電池儲能系統(tǒng)充放電控制，可實現(xiàn)園區(qū)/用戶負荷用電的削峰填谷作用，降低園區(qū)負荷購電成本。負荷側削峰填谷應用的電池儲能系統(tǒng)典型接入拓撲結構如圖6所示。

圖6 負荷側削峰填谷應用儲能系統(tǒng)接入示意圖

圖7 江蘇某地峰谷電價曲線

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，鋰電池儲能容量為500 kW/660 kW˙h。園區(qū)一級負荷約30 kW，重要負荷約為500 kW，該園區(qū)微網(wǎng)儲能接入如圖8所示。

圖8 微電網(wǎng)中儲能接入示意圖

4 光儲充一體化應用

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

圖9 儲能單元控制策略示意圖

圖10 光儲充一體化園區(qū)儲能接入示意圖

結論

基于本文對用戶側典型分布式儲能電站的系統(tǒng)接入及應用模式分析，可以得到如下結論。

(1)分布式儲能系統(tǒng)應用模式眾多，各點電池儲能系統(tǒng)控制策略、充放電功率、容量、SOC等均存在差異，在考慮分布式儲能的匯聚應用時，需要考慮有效匯聚時間、容量潛力、動態(tài)響應速度、設備故障率等因素。

(2)各應用工況下的分布式儲能運行策略及盈運模式不同，利用分布式儲能匯聚協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度，需制定儲能匯聚計費辦法，通過引導電能消費行為，形成價格相關的“彈性”匯聚管理制度。

廣域分布式儲能系統(tǒng)存在相當規(guī)模的閑余時間和閑余容量，且存在通過整合匯聚本地目標和網(wǎng)側匯聚應用目標及通過引導電能消費行為產(chǎn)生更大匯聚潛力的可能性，將分布式儲能的無序、自主運行整合成接受統(tǒng)一調(diào)度，變成電網(wǎng)的潛在優(yōu)勢資源。充分利用個體間的互補性，弱化群體的隨機性，在大數(shù)據(jù)層面凸顯出較高的資源可用性，形成分布式儲能匯聚應用的系統(tǒng)性技術成果，將促進分布式能源發(fā)展，對實現(xiàn)主動配電網(wǎng)及智能電網(wǎng)具有重要的理論意義和工程實踐價值。