并网型微电网的储能优化配置技术研究文献综述

 2022-10-29 20:44:03
  1. 文献综述(或调研报告):

完成本毕业设计需要了解并网型微电网储能配置方法,对不同优化目标的配置进行研究分析,掌握其建模与算法,将储能配置分为功率型和能量型,比较二者在平滑功率波动上的性能,对微电网储能技术进行研究。在深刻领会任务内容及要求的基础之上,查阅专业文献31篇,其中,中文文献26篇,外文文献5篇,现综述如下:

  1. 并网型微电网储能配置方法

微电网由分布式能源、储能装置、负荷等组成,是一个小型的发配电系统,本质上来说还是一个电网。微电网可以和大电网并网运行,也可以孤立运行[13]。本课题研究并网型微电网储能技术。考虑到资源充沛性和环境友好型,分布式能源一般采用用光伏发电和风力发电。这样的分布式发电具有随机性、间歇性和波动性,对微电网的接入产生影响。而微电网中的储能系统具有可充可放的特点,可以和分布式能源配合,解决电网的问题。

由此可见,储能系统在微电网的运行当中发挥着非常重要的作用,是微电网中必不可少的环节,但是考虑的成本经济性和电网安全可靠性,需要合理选取储能系统的功率与容量,将储能成本尽可能降低,同时也尽可能提高电网运行的安全可靠性,因此需要研究微电网储能的配置方法。

微电网与大电网并网运行时,储能优化配置需要确定其优化目标。优化目标主要有:满足并网接入技术要求、功率输出波动最小、按平滑/预测目标曲线稳定输出等等[9]。本课题主要研究平滑功率波动的储能配置。

文献[1-5]都是研究微电网储能的优化配置方法,文献[3-4]是研究风电场当中储能优化配置,通过储能装置平滑功率波动。文献[6]和[14]是优化目标为平滑微电网中联络线的功率波动,研究微电网的储能配置方法。该方法以联络线功率控制目标和净负荷输出之和的频谱分析为基础,满足一系列的约束条件,如联络线控制目标,微电源,储能系统运行等,最终确定储能系统的最优补偿范围及最小所需容量。文献[7]是基于传统能量调度策略,提出一种综合能量调度策略,此方法尽量减少了储能系统的高成本调度,提高了电网的经济性。由于传统遗传算法存在收敛速度慢等问题,此文献设计出改进的遗传算法,通过增加随机变量等措施避免早熟收敛现象与提高收敛速度。文献[8]和[20]是研究以超级电容和蓄电池复合储能的多目标配置方法,建立微电网复合储能多目标优化的数学模型,以调节后可再生能源功率变化差值的平方和最小为优化目标,满足荷电状态、能量约束、最大功率和功率平衡约束等要求,求出储能配置的最优解。

文献[10]提出了以储能配置容量最小为优化目标,对混合储能装置进行容量优化配置的方法。此方法对分布式电源出力有要求,以实现平滑出力波动和负荷削峰填谷为目标。文献[9]与[16]研究了储能在分布式发电与微电网中的配置原则,以风力发电为例,采用低通滤波控制进行储能配置的分析,不止讨论并网型微电网中储能的配置方法,还讨论了离网型储能配置方法。文献[11]是计及电池寿命与经济运行的储能优化配置,提出了微电网储能容量双层优化模型,进行多场景的对比分析,对微电网储能容量的配置提供参考。

文献[12]提出了平抑功率波动的储能优化配置方法,将频谱分析和低通滤波相结合,根据新能源输出功率频谱分析结果,结合约束条件,确定最佳的截止频率,得到经滤波和修正的联络线功率,从而确定满足控制目标的储能功率和容量。文献[18]提出了分段平滑风电输出功率波动的储能容量配置方法,考虑并网功率波动率约束、储能充放电效率及荷电状态约束,确定满足并网波动要求的储能系统额定功率及额定容量。文献[19]在滤波原理的基础上,设计了一种计及电池充放电深度的储能系统充放电控制策略,不仅充分利用储能系统容量配置,平滑光伏发电系统输出功率波动,同时还能使得储能电池留有一定的裕度容量,避免电池的过度充放电,延长了电池的使用寿命。文献[21]提出一种基于蓄电池和超级电容复合储能的并网功率平滑控制策略,分析了不同光照、温度环境下系统输出功率的特性及其对电网的影响,并提出改进的系统并网控制方法,实现系统并网功率高、低频波动分量的平滑控制。

文献[15]是计及投资成本、置换成本、购电费用等经济因素,并考虑微电网的功率约束,分析不同自平衡水平的优化配置。采用遗传算法与混合整数规划求解软件进行求解。文献[17]是以国内一个大型风力发电厂连续3个月运行数据为基础,根据风电场与储能系统不同的容量配比关系进行仿真分析,将不可控的分布式能源变成“可控”的。文献[27]分析了储能在并网和离网时不同的控制方法,建立储能系统经济调度模型,实现储能系统经济的最大化。

  1. 不同储能装置的分析

储能装置的性能特点大致有:

(1)能量密度大,能够以较小的体积重量提供较大的能量;

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