中國儲能網(wǎng)訊：上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院、福建省電力試驗研究院系統(tǒng)所、中國電力科學(xué)研究院電工與新材料研究所的研究人員尚瑨、邰能靈等，在2015年第16期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，蓄電池儲能電站(BESS)靈活的運行控制可以很好地滿足電網(wǎng)調(diào)峰填谷的要求，有效降低負荷波動。本文在負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，從儲能電站充放電量均衡的角度，提出以一個邊際負荷值來確定電站充放電運行狀態(tài)的控制方案?？紤]儲能電站實際容量限制，將定邊際負荷控制改進為負荷區(qū)間控制;在確定運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對實際運行控制提出分時分檔匹配的方法，計算儲能電站全天充放電功率。針對實時負荷與預(yù)測負荷存在偏差的問題，提出了結(jié)合儲能電站電量預(yù)測值對電站實時運行控制進行調(diào)整的方法。仿真實驗表明了該控制方案的有效性和連續(xù)性。
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，用戶對電力的需求不斷增加，電網(wǎng)的電力負荷峰谷差逐漸加大，運行中必須采取調(diào)峰措施，以保證電力系統(tǒng)供用電的平衡。傳統(tǒng)的調(diào)峰方法一般有火電調(diào)峰、燃氣輪機組調(diào)峰和水電調(diào)峰，這些方法都是從發(fā)電側(cè)進行調(diào)節(jié)，通過調(diào)整全網(wǎng)發(fā)電機的出力來跟隨電網(wǎng)負荷的波動。這對發(fā)電機組的調(diào)峰容量提出了較高的要求，而且機組的頻繁起停也造成了燃料資源的浪費。
從建設(shè)成本和能源利用的角度出發(fā)，通過增加發(fā)輸配電設(shè)備來滿足高峰負荷的需求變得越來越困難。儲能電站可以從負荷側(cè)對電網(wǎng)的峰谷負荷進行調(diào)節(jié)，起到削峰填谷的雙向作用，不僅可以減少發(fā)電、輸電設(shè)備的投資，提高設(shè)備利用率，還可以減小線路損耗，獲得可觀的經(jīng)濟效益，是解決電網(wǎng)峰谷差問題的有效途徑[7]。
在現(xiàn)有的儲能技術(shù)中，利用抽水蓄能電站實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并實用化。但由于受建設(shè)環(huán)境、地理位置的制約，有很大的局限性，難以得到大范圍的應(yīng)用。蓄電池儲能電站(Battery Energy Storage System，BESS)具有儲能密度大、安裝建設(shè)靈活、可四象限平滑運行等優(yōu)點，可以更方便地應(yīng)用，有效平抑電網(wǎng)負荷的波動。
目前關(guān)于蓄電池儲能電站在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究較多，但大多集中在改善電能質(zhì)量、平抑可再生能源波動、提高新能源滲透率等方面，對削峰填谷控制策略的研究較少。
文獻建立了用于削峰填谷的電池模型。文獻從減少輸電、配電損失方面探討了利用BESS進行削峰填谷的經(jīng)濟意義。文獻從用戶的角度出發(fā)，考慮電價差異安排蓄電池優(yōu)化運行，減少了用戶電費支出。文獻利用蓄電池儲存光伏電站發(fā)出的電能，在負荷高峰時放電，解決光伏發(fā)電高峰時段和負荷高峰時段不匹配的問題。
以上研究對蓄電池儲能電站用于電網(wǎng)削峰填谷的針對性不強，沒有對控制策略進行系統(tǒng)的研究。文獻對BESS用于削峰填谷的控制策略進行了探討，但所做分析同時包含電壓穩(wěn)定和經(jīng)濟效益等多個目標(biāo)，并未對削峰填谷策略進行深入研究。
本文在短期負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，提出了一種基于區(qū)間控制的蓄電池儲能電站削峰填谷控制策略。考慮BESS容量及每周期充放電量的均衡，設(shè)定負荷參考區(qū)間，并通過該區(qū)間來區(qū)分波峰、波谷。該策略計算簡單，實用性很強，采用變功率控制，可以靈活地適應(yīng)負荷的變化。在此基礎(chǔ)上，針對預(yù)測負荷存在誤差的問題，初步提出一種簡單實用的調(diào)整策略，通過仿真分析驗證了所提策略的可行性。
結(jié)論
針對儲能系統(tǒng)對配電網(wǎng)負荷削峰填谷的運行控制問題，本文首先從負荷預(yù)測的角度，提出了基于負荷區(qū)間的削峰填谷控制策略。以BESS容量以及充放電量均衡為約束，通過迭代計算得出削峰填谷的負荷控制區(qū)間，并將負荷曲線與預(yù)測值的差值和離散化的BESS運行狀態(tài)進行分時分檔匹配，最終確定BESS的具體運行，使負荷穩(wěn)定在期望區(qū)間內(nèi)。仿真結(jié)果驗證了該控制策略的有效性。
在此基礎(chǔ)上，本文還對BESS削峰填谷控制周期的選擇進行了一定研究。對固定特點的負荷，應(yīng)保證控制周期內(nèi)同時存在波峰和波谷。同時，為了保證控制的連續(xù)性，連續(xù)周期的波峰、波谷應(yīng)該交叉出現(xiàn)。最后，針對實時負荷與預(yù)測負荷存在偏差的問題，本文提出了基于BESS電量預(yù)測值的調(diào)整運行方案。通過仿真驗證了調(diào)整方案的有效性。
BESS最大儲能量也會直接影響其削峰填谷的效果，根據(jù)本文所提出的控制策略，BESS容量越大，削峰填谷的負荷控制區(qū)間越窄，負荷越平穩(wěn)。然而，增大BESS容量會大大增加建設(shè)成本。負荷區(qū)間越窄，波谷和波峰時對BESS充放電功率的要求越高，技術(shù)要求也相應(yīng)提高。
因此，針對某一特定區(qū)域的負荷，為達到預(yù)定的削峰填谷控制目標(biāo)，存在BESS容量的最優(yōu)值，可以結(jié)合區(qū)域歷史負荷以及未來負荷變化趨勢，綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟因素，尋求最優(yōu)BESS容量值。
原標(biāo)題:采用區(qū)間控制的蓄電池儲能電站調(diào)峰運行控制策略︱本刊學(xué)術(shù)
