包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化

第31卷 第4期 2011年2月5日 中 国 电 机 工 程 学 报

Proceedings of the CSEE Vol.31 No.4 Feb.5, 2011 ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng.

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文章编号：0258-8013 (2011) 04-0007-08 中图分类号：TM 73 文献标志码：A 学科分类号：470·40

包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化

丁明，张颖媛，茆美琴，刘小平，徐宁舟

(合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心，安徽省 合肥市 230009)

Economic Operation Optimization for Microgrids Including Na/S Battery Storage

DING Ming, ZHANG Yingyuan, MAO Meiqin, LIU Xiaoping, XU Ningzhou

(Research Center for Photovoltaic System Engineering of Ministry of Education,

Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui Province, China)

ABSTRACT: Microgrids could allow renewable and clean resources to penetrate into a utility and achieve demand-side management and maximum utilization of existing energy. However, negative impacts on stability are brought by the randomness of renewable generation. The applications of energy storage technologies will be more and more important for the security and stability. This paper chooses Na/S battery as distributed energy storage unit and introduces its characteristics. An optimization and dispatching model of microgrids, which includes Na/S battery as distributed energy storage unit, is proposed and the model is validated by studying a specified case with various factors.

KEY WORDS: microgrid; distributed energy storage; Na/S battery; energy management; operation optimization

摘要：微网有利于充分发挥可再生能源发电等分布式能源系统的效益，实现需求侧管理及现有能源的最大化利用，但与此同时，可再生能源发电所具有的间歇性使得微网系统承受扰动的能力相对较弱。储能技术的应用将对微网系统的稳定运行控制发挥重要作用。以钠硫电池为储能研究对象，建立了包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化模型，并以一个微网系统为例，分析讨论了多种因素对系统经济运行优化结果的影响，验证了所建立模型的合理性。

关键词：微网；分布式储能；钠硫电池；能量管理；运行优化

式能源系统的效益，微网的集成与控制成为研究 热点，这也是智能电网建设中的一个重要组成部 分[1-10]。

微网作为一种新型能源网络化供应与管理技术，便利了分布式能源(distributed energy resource，DER)系统的接入，同时可实现需求侧管理及现有能源的最大化利用。它具有灵活的运行方式和可调度性能，可实现自我控制、保护和管理等自治功能。由于具有间歇性的可再生能源发电一般占有较大比例，微网系统承受扰动的能力相对较弱。为了充分发挥可再生能源发电的优势，平衡其随机波动，维护系统稳定，改善电能质量，就必须同时在系统中配备一定容量的同步发电单元或储能单元。储能单元以其能量可双向流动、可兼顾容量和功率需求以及优异的环保性能等特性受到了广泛的关 注[11-15]。它们可用于平抑负荷波动、进行削峰填谷；与风力发电、光伏发电等可再生能源发电技术相配合，以稳定系统的功率输出，增强可再生能源发电系统的可调度性能；保证电能质量，提高用户侧可靠性；提供频率调节、瞬时响应备用、旋转备用等辅助服务功能；可通过参与电力市场，利用峰谷电价差异使储能系统拥有者获得一定的经济收益；与此同时可提高电网的输配电能力、延缓电网升级扩建、降低电网投资成本等。

微网系统的经济运行优化是微网的集成控制及能量管理研究中的一个重要内容。国外的相关科研组织对此已取得一定的研究成果，例如：欧盟的研究划分较为细致，分别针对集中控制式和分散控制式微网系统展开研究；日本在工程应用方面较为领先，开发了相应的能量管理软件并已将其在所建

0 引言

近年来，为了充分发挥可再生能源发电等分布

基金项目：国家863高技术基金项目(2007AA05Z240)；国家自然

科学基金项目(50837001)；国家重点基础研究专项经费项目(2009CB219702，2009CB219708)。

The National High Technology Research and Development of China(863 Program)(2007AA05Z240)； National Natural Science Foundation ofChina (50837001)；Special Fund of the National Priority Basic Research ofChina (2009CB219702，2009CB219708).

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的示范工程中加以应用[2-5]。而国内关于微网的研究之前主要是集中于单元级的风力发电、光伏发电、(微型)燃气轮机等分布式发电(distributed generator，DG)单元和超级电容、超导、飞轮等分布式储能单元。微网系统级的能量管理研究近来也开始受到关注，例如文献[16]建立了包含DG单元的微网系统有功优化调度模型，但对于建立完善的微网系统经济运行优化模型及理论体系仍有待进一步研究。本文在对比多种储能技术特性的基础上，选取适用于电力系统应用、适应范围广且已实现量产的钠硫电池为研究对象，提出包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化模型，并以一个包含钠硫电池储能的微网系统为例，讨论了多种因素对系统经济运行优化结果的影响。

钠公司已在世界范围内兴建了许多示范工程[15,17,20]。硫电池拥有许多令人感兴趣的特性[18-22]，主要有：

1）能量密度高、空间需求小，与铅酸电池相比，能量密度是其3倍，而空间需求仅是其1/3；

2）适应范围广，既可短时 …… 此处隐藏：16339字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……