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1、第39卷第17期2015年9月10日Vol.39No.17Sept.10,2015DOI:10.7500/AEPS20131212005电力需求侧规模储能容量优化和经济性分析熊雄,叶林,杨仁刚(中国农业大学信息与电气工程学院,北京市100083)摘要:储能系统由于具备对功率和能量的时间迁移能力,是实施电力需求侧管理、控制负荷变动的一种有效手段。分析并建立由储能系统初始投资成本、运行维护成本、设备更换成本和资金收益构成的储能系统净现值目标函数,为准确估算储能在频繁不规则循环下的寿命周期,提出了一种基于等
2、效寿命损耗的电池寿命计算模型;为确定储能充放电起止时刻,提出了一种改进的储能充放电策略。在容量优化计算中,采用量子编码结合自适应遗传算法,并引入灾变思想以提高计算速度达到全局最优。最后基于某电力需求侧一典型日的数据,分别对锂离子、钠硫、铅酸储能系统容量进行优化,通过基于净现值的经济性分析,对比三种储能应用于电力需求侧的经济性,结果表明,基于文中设置的边界条件,钠硫储能较另外两种储能更具经济性。关键词:储能系统;遗传算法;容量优化;电力需求侧;经济性分析0引言能指标和运行经济指标,讨论分析了规模ESS经
3、济收益判据。以上文献中的电力需求侧ESS经济性在电力系统中,电力需求侧负荷大小存在随时研究均未考虑到储能容量的优化配置,且在经济性间分布不均匀的现象,为了满足白天峰荷的需求而讨论中考虑的峰谷价差等条件过于理想。在储能容配置的装机容量以及输配电设备容量在负荷低谷时量配置研究中,主要以平滑间歇性电源输出和确保被放空,加上随机峰荷时机组频繁启停,给系统造成微电网在孤岛下稳定运行为目标,对于电力需求侧[1]负面的经济效益。另一方面,电力需求侧作为馈储能容量配置研究较少。平滑间歇性电源功率输出电的末端,当大电网
4、发生稳定性问题或停电事件时,[10-14]中常以平滑效果为目标对储能进行容量计算;负荷端供电可靠性将降低。分布式电源如风电、光微电网中则是以孤岛运行下功率、能量不平衡值为伏等可再生能源的发展,一定程度上使得负荷就地指标,对储能容量进行选择以保证系统在孤岛下的平衡,缓解了大电网远距离跟踪负荷的压力,成为电[15][2]稳定运行。上述方法虽可从技术角度借鉴到电力系统节能减排有效途径。但随着系统中风电、力需求侧的容量配置研究,但不利于经济分析,随着光伏渗透率的增加,其固有的间歇性造成的负荷端[3-4]电力市
5、场改革的不断深化,规模ESS作为一种提供供电可靠性问题将被放大。辅助服务的设备参与到电力需求侧管理,应给予其储能系统(ESS)之间运用先进的集成技术进行经济效益充分的研究。串并联得到的规模ESS更加高性能化与规模化,具本文首先分析并建立了规模ESS的净现值计备对一定规模功率和能量的时间迁移能力,成为电算模型,在储能等效寿命计算和充放电策略的基础力系统满足供需平衡、提高运行效率和经济效益的[5]上,结合储能的运行约束条件,以其最大功率和最大一种全新思路和有效手段。文献[6]提出了一种能量为连续变量,最大
6、净现值为目标函数进行优化,电力需求侧规模储能经济评估的方法,考虑到政府所得解即为储能的优化配置。在优化算法上,为避补贴和较大的峰谷差价,利用削峰填谷实现经济效免局部最优解及过早收敛的情况,采用量子编码的益。文献[7-8]提出了一种ESS应用于电力需求侧自适应遗传算法,并引入灾变思想以提高计算速度。对峰谷实时电价优化的方法。文献[9]结合ESS性最后通过实际计算对比了几种储能应用于电力需求收稿日期:2013-12-12;修回日期:2014-06-17。侧的经济性。国家高技术研究发展计划(863计划)资助
7、项目(2012AA050217);教育部博士学科点专项科研基金(博导1基于净现值的储能系统经济性分析类)资助项目(20110008110042)。规模ESS接入电力需求侧,将提高所在微电网42熊雄,等电力需求侧规模储能容量优化和经济性分析或区域配电网的功率调节能力,既可以应对系统暂、间隔Δt=1h;St为税率。稳态下稳定性问题,又可以在电力低谷时从电网购ìïL24CJ=WiΔQjAfj电,高峰时将电卖给负荷以达到转移峰荷的效果。ïkiTaï从满足尖峰需求、延缓输配电系统升级的角度来看,íG24(7)ï
8、CJ=WiΔQj(Afj'+Avj')规模ESS对于电力公司是非常有益的。为了量化kiTaïïGL评估这种经济效益,首先分析ESS的成本费用、运îCJ=CJ+CJ行维护成本和更换成本。式中:CG和CL为因延缓发电侧、输配侧建设可免JJ[16]1.1规模储能系统成本费用分析成本;Wi为网损因子,将网损容量计入在内;ΔQj为资本回收系数Cc(r,n)可表示为:第j年通过储能转移峰荷电量;Afj为输配侧第j年nr(1+r)单位可免容量成本;Afj'和Avj'分
