[發(fā)明專利]高滲透率光伏配網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107370172B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳健;李佳琪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/12;H02J3/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制系統(tǒng)及方法，包括電壓控制和經(jīng)濟優(yōu)化兩部分子策略，其中電壓控制部分以防止電壓越限為目標，建立包括電池剩余壽命、SoC狀態(tài)、電壓靈敏度特性、運行費用等在內(nèi)的評價矩陣，并選擇綜合指標最大者進行控制；經(jīng)濟優(yōu)化部分以保證電壓安全為前提，結合用電峰谷電價，盡量減少電池動作對節(jié)點電壓的影響，選擇電壓靈敏度因數(shù)及運行費用最小、電池狀態(tài)最優(yōu)者進行控制。該方法不僅解決了高滲透率光伏及用電高峰負荷過重帶來的電壓越限問題，實現(xiàn)了削峰填谷，改善了配網(wǎng)電壓安全，還在分時電價政策下實現(xiàn)盈利，提高了儲能安裝用戶的收益。

技術領域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術領域，特別是涉及高滲透率光伏配網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

當今世界，燃燒化石燃料引發(fā)的環(huán)境惡化問題愈發(fā)嚴重，可再生清潔能源的發(fā)展得到了廣泛關注，越來越多的分布式電源接入配網(wǎng)。光伏發(fā)電(Photovoltaic powergeneration)作為一種高效的小容量發(fā)電技術，得到了迅速的發(fā)展與推廣。光伏發(fā)電過程簡單，不包括機械轉動部件，不消耗燃料，不排放包括溫室氣體在內(nèi)的任何物質，無噪聲、無污染，且太陽能資源分布廣泛，取之不盡、用之不竭。然而，高滲透率光伏電源并網(wǎng)會引起電壓波動或者過電壓導致其脫網(wǎng)，嚴重制約了主動配電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電的能力，造成了電網(wǎng)資源和可再生能源的浪費。

當前，解決高滲透率光伏導致的電壓問題的方式主要有三種：

(1)削減PV出力；(2)安裝無功補償設備；(3)應用儲能系統(tǒng)。

削減PV出力，造成了太陽能資源的浪費，降低了光伏發(fā)電的效率，違背了發(fā)展光伏的初衷；配網(wǎng)R/X值較大使得傳統(tǒng)的無功補償效果并不理想。近年來，隨著科學技術的發(fā)展，電池儲能系統(tǒng)的成本逐漸降低，其在配網(wǎng)電壓管理中的應用日趨提高。

當前有關電池儲能系統(tǒng)運行策略的研究可分為兩類：一類是通過構建并求解優(yōu)化模型給出相應的優(yōu)化運行策略；另一類研究以實現(xiàn)某一控制目標為目的，提出相應的控制策略。其中，第一類研究多涉及優(yōu)化計算，計算量較大；第二類研究多以防止電壓越限為目標，未考慮電池儲能系統(tǒng)運行過程中的經(jīng)濟優(yōu)化問題，忽略了峰谷電價政策下的盈利機會，極大地降低了儲能系統(tǒng)的利用價值。

綜上所述，現(xiàn)有的電池儲能系統(tǒng)運行控制策略均缺乏對電壓控制和經(jīng)濟優(yōu)化的綜合考慮。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種高滲透率光伏配網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了電池儲能系統(tǒng)在電壓控制與經(jīng)濟優(yōu)化之間的協(xié)調(diào)平衡。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種高滲透率光伏配網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制系統(tǒng)，包括：電壓控制單元和經(jīng)濟優(yōu)化單元；

所述電壓控制單元包括：

中心決策層：根據(jù)各備選電池的狀態(tài)參數(shù)及靈敏度特性建立評價矩陣，選擇綜合性能最佳者進行控制；

就地控制層，根據(jù)各節(jié)點電壓越限情況及所選電池的VSF，計算具體充放電功率，并更新電池的狀態(tài)參數(shù)；

所述經(jīng)濟優(yōu)化單元包括：

優(yōu)化決策層：根據(jù)當前電價情況制定充放電決策并構建經(jīng)濟優(yōu)化評價矩陣，選擇最優(yōu)控制對象進行控制；

優(yōu)化控制層：根據(jù)各節(jié)點電壓越限情況及所選電池的VSF，計算具體充放電功率，并更新電池的狀態(tài)參數(shù)。

進一步地，當出現(xiàn)電壓越限情況時，電壓控制單元優(yōu)先動作；電壓安全時，經(jīng)濟優(yōu)化單元動作。

一種高滲透率光伏配網(wǎng)中電池儲能系統(tǒng)綜合運行控制方法，包括以下步驟：

(1)給定電壓幅值限值、電池容量限值；