中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的第九屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的“儲(chǔ)能電站與技術(shù)應(yīng)用（三）”專場(chǎng)，中科院廣州能源研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究室主任馮自平在會(huì)上分享了主題報(bào)告《基本復(fù)合儲(chǔ)能的分布式能源系統(tǒng)控制策略》，以下為演講實(shí)錄：
馮自平：前面我看好多專家講了很多應(yīng)用技術(shù)，這次給大家來(lái)點(diǎn)基礎(chǔ)的。萬(wàn)丈高樓平地起，如果基礎(chǔ)做得好，技術(shù)就能做好。主要匯報(bào)幾個(gè)方面。介紹一下在用戶側(cè)儲(chǔ)能做的一些最優(yōu)化控制策略方面的研究。
大家知道，現(xiàn)在能源網(wǎng)搞得很復(fù)雜。能源也有很多種形式，問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜。存在問(wèn)題就是重供給輕需求，重建設(shè)輕管理。系統(tǒng)源荷時(shí)空分布不均衡，存在短期峰谷波動(dòng)大和長(zhǎng)時(shí)間尺度下供能、用能差異性大的特點(diǎn)。平時(shí)說(shuō)儲(chǔ)能，想到的都是儲(chǔ)電，實(shí)際上儲(chǔ)冷和儲(chǔ)熱的成本要比儲(chǔ)電低得多，要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。比如說(shuō)儲(chǔ)電一個(gè)千瓦時(shí)一千塊錢，儲(chǔ)冷儲(chǔ)熱大概就是一百塊錢的數(shù)量級(jí)。
復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)研究的科學(xué)問(wèn)題有四個(gè)方面：一個(gè)是基于電冷熱的多能態(tài)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、然后是多能態(tài)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化匹配技術(shù)、還有智能調(diào)度技術(shù)以及能量管理技術(shù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是以可再生能源發(fā)電最大化利用為目標(biāo)，通過(guò)儲(chǔ)電、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)熱的方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的能量存儲(chǔ)和本地化利用，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)中可再生能源滲透率的最大化。系統(tǒng)集成及智能調(diào)度技術(shù)研究，主要是以微網(wǎng)系統(tǒng)的電高效調(diào)度為目標(biāo)。微網(wǎng)系統(tǒng)能量管理技術(shù)研究，針對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行。以上是這個(gè)領(lǐng)域需要研究的技術(shù)問(wèn)題。
下面介紹我們?cè)谧顑?yōu)化控制方面做的一些工作。大家看這是一套傳統(tǒng)的分布式能源系統(tǒng)。比如是用燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)發(fā)電，同時(shí)，電不足的時(shí)候用網(wǎng)電來(lái)補(bǔ)充、熱能不足的時(shí)候用燃?xì)忮仩t來(lái)補(bǔ)充。這個(gè)系統(tǒng)特點(diǎn)是沒(méi)有可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，沒(méi)有儲(chǔ)能系統(tǒng)。燃?xì)饣A(chǔ)負(fù)荷率比較低，能源效率比較低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。把它作一個(gè)改造，變成一個(gè)含復(fù)合儲(chǔ)能的分布式系統(tǒng)拓?fù)?。?duì)于這個(gè)系統(tǒng)，我們有三個(gè)已知參數(shù)：一個(gè)是可以預(yù)測(cè)的用戶側(cè)負(fù)荷以及光伏發(fā)電，另外包括燃?xì)鈾C(jī)組的運(yùn)行特性。有了這些以后，可以定出一些改進(jìn)的運(yùn)行策略。這張PPT顯示的就是我們?cè)O(shè)計(jì)的改進(jìn)型以電定熱控制策略。電首先要把光伏發(fā)電全部用完。下一個(gè)級(jí)別就是燃?xì)鈾C(jī)組。熱就是首先要利用燃?xì)鈾C(jī)組的熱能，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的熱量供應(yīng)優(yōu)先順序是燃?xì)鈾C(jī)組、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、燃料鍋爐。這是分布式系統(tǒng)能量控制判據(jù)及儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置規(guī)則。右邊給出了怎么了確定儲(chǔ)冷儲(chǔ)熱的控制方法。下面這個(gè)圖分別是不同季節(jié)的能量分配情況，一個(gè)夏季，一個(gè)冬季。這是采用100Kw燃?xì)鈾C(jī)組的對(duì)比情況。下面這兩個(gè)圖分別是傳統(tǒng)的控制策略，上面兩個(gè)圖是采用復(fù)合儲(chǔ)能以后的控制策略。可以看出：采用復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，冬季工況下仍然存在熱能損失，但是損失量有所減少。夏季工況下100Kw燃?xì)鈾C(jī)組運(yùn)行工況較為穩(wěn)定，但負(fù)載率不高、儲(chǔ)電系統(tǒng)沒(méi)有起作用；儲(chǔ)熱系統(tǒng)作用明顯，減少了機(jī)組的啟停運(yùn)行。
下面兩張圖是針對(duì)不同燃?xì)鈾C(jī)組容量，得到的傳統(tǒng)控制策略和改進(jìn)型控制策略的負(fù)載率情況。最后得到的結(jié)論是：針對(duì)兩種不同設(shè)計(jì)容量的分布式系統(tǒng)，基于復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)控方式均使得燃?xì)鈾C(jī)組處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)；同時(shí)選擇60kw燃?xì)鈾C(jī)組時(shí)，優(yōu)化效果明顯，機(jī)組保持在較高的負(fù)載率運(yùn)行。
前面的控制基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，調(diào)控策略缺乏靈活性，因此研究了基于遺傳算法的主動(dòng)調(diào)控策略。左邊是算法步驟。設(shè)定了兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)：一個(gè)是運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，一個(gè)是污染物排放量。首先我們只考慮經(jīng)濟(jì)性不考慮污染物排放，在單目標(biāo)優(yōu)化情況下，主動(dòng)調(diào)控策略比現(xiàn)有控制方式節(jié)約了22%的運(yùn)行成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性；算法大約在30代左右收斂，收斂性非常好。進(jìn)一步地，考慮了多目標(biāo)優(yōu)化的功率分配情況，既考慮經(jīng)濟(jì)性又考慮排放?？梢钥闯觯憾嗄繕?biāo)優(yōu)化所節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用，相比單目標(biāo)有所降低，但CO2排放量有顯著減少，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和污染物排放指標(biāo)同時(shí)得到了優(yōu)化。以上是我介紹的我們做的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化控制方面的工作。
下面我給大家介紹一下我們做的一個(gè)超級(jí)電容和電池混合儲(chǔ)電的仿真平臺(tái)。我們是以軌道交通來(lái)做的。大家知道軌道交通比如地鐵往前跑的是電動(dòng)機(jī)帶著車在跑，剎車的時(shí)候電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電能并回饋到直流母線。不同于電阻制動(dòng)消耗能量的方式，我們采用儲(chǔ)能系統(tǒng)把這個(gè)電能回收，等下一趟車往前跑的時(shí)候就把它用了，再生電能得到了充分利用。左邊是用鋰電池的，右下角是用超級(jí)電容的。單一類型儲(chǔ)能介質(zhì)難以在性能、價(jià)格、效率等多方面滿足系統(tǒng)能量調(diào)控的作用。通過(guò)我們研發(fā)的基于混合儲(chǔ)電的再生電能物理仿真平臺(tái)，可以結(jié)合各種智能算法，對(duì)單目標(biāo)、多目標(biāo)不同運(yùn)行目標(biāo)下的混合儲(chǔ)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)、功率分配策略進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性等指標(biāo)，從而指導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。謝謝大家！
