隨著我國電力體制的不斷更新及改進,分布式電源(Distributed Generation, DG)并網不斷增多,微電網(Microgrid, MG)作為DG并網的載體得到了快速發展。但隨著微電網接入規模的加大,數量增多使得配電網調度更加復雜,因此,需將一定區域內多個鄰近微電網通過互聯互供形成多互聯微電網系統,實現更大規模的可再生能源消納,降低網絡損耗,減小整個多互聯微電網運行成本,有效地實現整個配電網的主動調控。但如何實現多個微電網的經濟調度及區域配電網系統最優的潮流分布是有待解決的問題。
考慮多互聯微電網經濟調度問題主要包括兩種形式:形式一為將各個微電網看作單獨的調度單元參與區域配電網調度的計算,不考慮微電網間的協調調度,此調度方法很大程度降低了調度的復雜性;形式二考慮多個微電網整體調度,優先考慮各個微電網之間的功率交換,再考慮區域配電網對整個微電網群的整體調度。
文獻[11]考慮微電網輸入、輸出功率為極限約束,以微電網運行成本為目標對配電網進行無功優化,有效地提高了微電網的調節裕度,降低了網損;文獻[12]采用Pareto支配方法對微電網進行多目標優化,使得微電網實現超短時響應調度計劃。但以上研究未能考慮微電網如何快速響應負荷及配電網短時波動,對電網安全性產生一定影響。
在多互聯微電網的優化調度過程中加入儲能系統,不但可以有效地抑制微電網中風光等可再生能源的間歇性和隨機性,起到削峰填谷、平抑波動的作用,而且在多互聯微電網中承擔起調壓調頻重任,維持母線功率傳輸動態平衡。文獻[13]考慮了電池老化成本及充放電次數對調度的影響,提出一種基于混合整數的微電網日內調度方法。
文獻[14]將電池儲能系統應用在微電網日前優化調度中,在充分考慮儲能系統壽命基礎上有效地平抑了微電網系統的功率波動,減小了系統的備用容量。文獻[15]采用自適應控制可變閾值的方式對儲能系統進行控制,有效地提高了微電網電能分配的效率。文獻[16]基于需求側響應提出了基于壓縮空氣的電力系統日前及日內調度方法,考慮了壓縮空氣儲能,為電力系統提供最優旋轉備用容量方案。
為了最大程度地發揮儲能技術的性能,將具有快速響應特性和大容量特性的儲能系統聯合使用、協調調度。因此,復合儲能被更多地應用到微電網中,利用它們在技術上的互補特性,保證多互聯微電網在整個優化調度過程中安全、穩定、經濟運行。如文獻[17]應用復合儲能系統對微電網的母線功率進行優化控制。
本文在以上研究的基礎上,針對儲能系統應用于多微電網經濟調度中的不足,提出了一種基于復合儲能的多互聯微電網滾動調度方法。
首先,考慮儲能系統充放電特性、運行壽命損耗成本等對多互聯微電網經濟調度的影響,將其代入日內優化調度的目標函數中,根據分時電價政策設置調度優先級,在保證儲能系統運行壽命的同時提高了日內調度計劃的準確度及經濟性;其次,在日內調度中,根據復合儲能系統的荷電狀態(State of Charge, SOC)及能量平衡約束,考慮用于校正分布式能源出力的儲能系統調節成本,并加入了容量配置不足的成本懲罰因子進一步提高儲能系統運行壽命;最后,采用滾動調度方式有效地調節了整個多互聯微電網的備用容量。通過以上研究,提高了多互聯微電網調度的準確性。
圖2 多互聯微電網典型架構形式
本文為了更好地修正電網對多互聯微電網的實際調度與日前調度計劃存在的偏差,充分考慮儲能系統壽命損耗對調度的影響,在超級電容荷電狀態預設定時保留一定的SOC安全裕度快速響應突變狀況;對比分析了儲能系統加入前后對多互聯微電網運行成本的影響,通過設置SOC安全裕度,有效地提高了儲能系統的使用壽命并降低了多互聯微電網的運行成本;考慮了分時電價政策及就近消納原則對儲能系統調度的影響,得出了儲能系統充放電的趨利性。最后,通過對比復合儲能系統加入前后多互聯微電網對備用容量的要求,發現復合儲能系統的加入有效地降低了備用容量需求。
本文通過研究復合儲能應用于多互聯微電網經濟調度,有效地提高了分布式能源的消納,延長了儲能電池使用壽命,降低了多互聯微電網對備用容量的要求,更好地修正了日前調度誤差。