面向分布式风电光伏的储能容量优化配置方法研究

面向分布式风电光伏的储能容量优化配置方法研究

杨凉凉

国能（晋江）能源销售有限公司   福建省福州市   350000

摘要：如何实现分布式风电光伏储能系统容量优化配置，提升电网的经济性与稳定性，提高分布式光伏电站消纳能力成为目前亟需解决的难题。国内关于该方面的研究起步较晚，相关技术与理论还不够成熟，与国外相比，配置水平还存在较大差距。目前，大部分分布式风电光伏电站储能容量优化配置仍沿用传统形式电站的配置方法，在实际中配置效果并不理想，分布式风电光伏电站负荷峰谷差较大，且经济收益较低，传统方法已无法满足实际需求，为此，本文提出面向分布式风电光伏的储能容量优化配置方法。

关键词：分布式风电光伏；储能容量；方法

1分布式光伏电站的特点

（1）输出功率较低。相对于常规电厂的集中分布式光伏发电方式，分布式光伏电站的规模非常小，远远小于常规电厂的规模。正是因为输出功率小，所以其光伏发电的模块化设计更加灵活，可以根据分布式光伏电站建筑规模的大小调整分布式光伏发电系统的容量。通常情况下，分布式光伏发电对分布式光伏电站电能的效率影响不大，经济适用，而且分布式光伏发电的投资回报率也是相当可观的。

（2）具有环保性。目前，国家对分布式光伏发电的重视程度越来越高，同时公众的环保意识也越来越强。分布式光伏发电是指光伏模块将太阳能转化为电能的过程。在产生电能的时候噪声小，几乎不会对环境造成污染。

分布式光伏发电对缓解电力供需矛盾具有重要意义。分布式光伏发电在晴天的时候发电量最大，此时人们的生产和生活用电需求也很大，因此，分布式光伏发电可以缓解一定时段内的用电紧张状况。分布式光伏发电的能量密度相对较低，而且它的发电规模和分布范围都很小，现在的分布式光伏发电多集中在城市建筑屋顶和荒滩戈壁上。

2能源分配模块

分布式光伏发电与并网系统。分布式光伏发电与并网系统是指将光伏发电设备分布在用户侧，通过电网与公共电网相连接并进行交互，该系统可以实现光伏发电的利用和分布式能源的开发，同时也可以降低用户的用电成本。通过集中式逆变器、微型逆变器、组串式逆变器和多级逆变器等多种技术手段，参考系统的实际需求进行选择，以实现最佳的并网效果。要保证光伏发电设备的质量和性能，并合理设置并网逆变器的容量和数量，其实际电气参数要符合国家标准和电力行业规范，还需要对系统进行定期的检测和维护，及时发现和处理问题，保证系统的长期稳定运行。

中央控制系统。为了有效地监控和管理分布式光伏发电系统，建立一个能源互联网平台中央控制系统至关重要。该系统应该能够对分布式光伏发电系统的发电能力、电网接入情况、设备状态、运行效率等进行实时监测和数据采集，实现对分布式光伏发电系统的远程调节和控制，例如可根据电网的负荷情况、天气预报等因素，自动调节发电量和输出电能的频率。为了确保分布式光伏发电系统的安全和稳定运行，还应该配备完善的密码保护、远程监控和数据备份等安全措施，实现故障自诊断和自动排除等功能。

实时监测与运维系统。实时监测系统通过物联网技术连接光伏发电系统中的传感器和监测设备，实时采集各种数据，包括光伏组件的电压、电流、温度、辐照度等，通过数据采集和分析，监测系统能够快速识别光伏发电系统中的故障和异常，并及时通知运维人员进行处理，还能够预测光伏组件的寿命和维护周期，为运维人员提供及时的维护计划。

它还可以对光伏发电系统进行智能分析，优化电池储能和电网交互等策略，最大限度地提高光伏发电系统的能量利用率和经济效益。

2模型分析

2.1模型概述

光伏发电作为新能源电力的重要来源之一，其波动性和不可控性对电力系统频率稳定性的影响不容忽视。光伏发电站的功率控制是指通过调节发电系统的电压和电流来达到预设的功率值。在实际应用中，功率控制通常分为2种方式，即最大功率跟踪和功率限制控制。其中，最大功率跟踪是指通过调节直流输入电压来保持发电系统的最大功率输出，功率限制控制是指通过限制功率来保证发电系统稳定地运行，从而避免过载和损坏设备。在功率控制的过程中，电流和电压取决于发电系统内的电路结构和参数。因此，为了实现定向控制，需要对发电系统进行建模。光伏发电系统的模型通常采用MATLAB等软件进行建模，通过输入模型参数和控制策略来预测和调节系统的输出功率。

2.2拓扑结构分析

在建立模型前，需要确定模型的基本结构和参数。模型的结构由各个子模块组成，包括光伏发电模块、逆变器模块、双向变流器模块、交流滤波器模块和负载模块等。这些子模块共同组成了光伏发电系统的电路和控制部分。因此，在确定参数前，需要对发电系统进行拓扑分析和检测，以明确系统中各种元件的数量、连接方式和工作状态等基本信息。该拓扑结构包括光伏发电模块、逆变器模块、双向变流器模块、交流滤波器模块和负载模块等结构，能确保系统的基本功能和控制需求。在该拓扑图中，光伏发电模块通过直流输入与逆变器模块连接，将直流信号转换为交流信号；逆变器模块则与双向变流器模块相连，当正常工作时，将生成的交流信号供应给负载模块。同时，双向变流器模块还可以使系统实现功率反馈和调节，实现快速响应和更高效的运行状态。最终，交流滤波器模块对输出信号进行过滤和整流处理，以提高交流信号的质量和稳定性。

3新能源并网储能技术

3.1抽水储能

抽水储能是新能源并网储能技术之一，抽水储能是将河流下游水运送到上游水库中进行储存，然后等到需要之时，通过水力发电的形式变为电能，这种形式受地理位置及气候环境的变化影响大。抽水储能的形式近年来主要用于在大电网系统调频及调度中复合高峰时使用，用于平衡电力系统发电的需要，进而通过储能的形式，对地下水库及水资源的建设利用。

3.2蓄电池储能

蓄电池有铅电池、锂电池等多种类型形式，其中锂电池凭借安全性高、输出功率高等多项优势被广泛使用在电动汽车及相关航空等领域中。我国的锂电池发展已经超越其他发达国家，达到了世界第二的生产力，但锂电池的发展过程中有优点有缺点，在续航及利用中还存在很大不足，使得锂电池成本造价依然较高，污染较严重等缺点，钠离子被引入的蓄电池制作中。此外与相比传统的酸电池成本更低的，铅炭电池已经成为超级电容，流液电池也被使用在电网应急复合消峰的方面。

3.3超导磁储能

超导磁储能是利用在惰性气体的环境中，通过超导磁存储的能量，进而释放能量的形式，超导磁储能具有体积小但高效率、质量轻等多项优势，目前被广泛使用在电力稳定式的电力系统中，超导磁储能在当前世界上处于发展初期。在未来超导磁储能将被广泛使用，而其发展关键是高温超导体的使用以及加强惰性气体的低温储存。

结束语：储能容量优化配置是提升储能系统运行稳定性与经济性的重要手段，结合面向分布式风电光伏的储能容量优化配置需求，参考相关文献资料，针对传统方法存在的不足与缺陷，提出了一种全新的配置思路，有效减小了储能系统负荷峰谷差，提高了储能系统的经济收益，实现了对传统方法的优化与创新以及对现有理论的补充与完善，为实际配置操提供了参考依据，也为该方面的研究提供了一定的借鉴依据，具有良好的现实意义。

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