本技术提出了一种配电网分布式储能的综合弹性优化配置方案,涵盖构建综合弹性指标体系,涉及弹性指标、新能源匹配指标、模块度指标和电压合格指标。该方案旨在通过综合考量这些指标,实现配电网储能配置的优化,以提升系统的稳定性和可靠性。
背景技术
随着可再生能源大规模并入配电网,各种分布式能源和负荷的不可预测性和时变特性对配电网的规划、运行和调度提出了挑战。在电网运行方面,电力系统的供电模式已经从“发电随需”向“发电随需互动”转变。传统的配电网规划通常侧重于单一电源的径向供电网络,然而,在新能源接入比例较高的背景下,多源供应和可再生能源产出的不确定性使得配电网规划变得更加复杂。在电网调度方面,分布式能源个体容量小且分散,受准入规则的约束,限制了其积极参与电网调度的灵活性。由于系统容纳能力不足,这种限制可能导致资源浪费。
考虑到城市电网中分布式能源和负荷的整合,传统的集中控制策略需要向分散控制转变,这种变化导致了对需求侧资源集群的需求。需求侧资源集群主要涉及分布式能源设备的组合,以促进集群内的自组织和自我管理,同时,通过电网调度和管理实现集群间协调。目前,学术界对需求侧资源分配策略进行了一些研究。当前对需求侧资源划分的研究主要围绕两个关键问题展开:划分标准和划分算法。这个过程通常从建立基于特定目标的划分标准开始。然后,选择合适的集群算法,迭代索引作为集群标准,最终获得可能的最佳集群解。集群的标准通常围绕着评估集群之间的相互依赖程度。具体来说,它们强调集群之间较弱的相互依赖关系,以促进专业化;强调集群内部较强的联系,以鼓励协作。集群算法通常由集群标准指标的特征决定,主要关注聚类分析和优化算法。Luo X等Optimization ofa solar-based integrated energy system considering interaction betweengeneration,network,and demand side[J].Applied Energy,2021,294(8):116931,将负载节点之间的电距离定义为图边的权重,并利用谱聚类算法进行聚类划分。马启鹏等含高渗透率分布式光伏配电网的网络集群与电压协调控制[J].电网与清洁能源,2023,39(03):93-102+108,以电气模块化和无功备用验证为两个评价标准对电网集群质量进行了评估。此外,提出了一种改进的k-means聚类算法,对降维后的特征序列进行聚类分析。Liu N等Distributed energy management for interconnected operation of combined heatand power-based microgrids with demand response[J].现代电力系统与清洁能源学报(英文),2017(3):11,引入复杂网络模块化函数概念,利用快速展开聚类算法对光伏发电集群进行划分。将层次聚类算法应用于需求侧资源划分具有计算简单、效率较高的优点。但是,必须认识到这种方法经常需要更健壮的全局搜索功能,并且容易陷入局部最优状态。
米阳,周杰,卢长坤,等.基于改进生成对抗网络与碳足迹的配电网多目标双层规划[J/OL].中国电机工程学报:1-15[2024-05-01],当出现风光出力的不稳定情况时,会导致新能源机组的出力大幅度下降,考虑到配电网向上购电会存在一定的坡度限制,可能会引发了大规模停电事件,给经济带来了严重的损失。引起的大规模停电事件通常会导致多个行业的生产中断和服务中断,对企业和个人的经济活动造成严重影响。停电可能导致工厂停产,商店无法正常运营,交通受阻,医疗设施无法正常运作等。这些影响不仅会导致直接的经济损失,还可能对社会稳定和人民生活造成负面影响。同时,为了应对能源枯竭和环境污染的双重危机,大规模引入分布式电源(DG)并将其与配电网实现电能替代负荷接入,为负荷恢复提供了可行的解决方案。因此,在配电网规划阶段充分利用各类分布式资源以减少停电损失,对于提升配电网的弹性具有重要意义。
储能系统(ESS)具备快速响应和双向功率调节的能力,能够在时间和空间上转移电能,并有效地平衡系统波动,保持系统的弹性。因此,提出一种优化方案来提升配电网的弹性,对于资源高效利用和保障电网的安全稳定具有现实意义。
目前,国内外学者对配电网弹性提升的储能合理选址和容量配置展开了大量研究。王法顺考虑弹性提升的智能配电网储能与可控DG的多目标优化配置研究[C]//浙江省电力学会.浙江省电力学会2022年度优秀论文集.中国电力出版社,2023:10,同时考虑配电网弹性和经济性,提出了储能和可控DG的联合优化配置方法,旨在兼顾经济性的同时最大化提升配电网弹性水平。楼平等计及配电网综合弹性与经济性的储能优化配置研究[J].武汉大学学报(工学版),2022,55(09):901-909,提出一种基于主客观权重的配电网综合弹性评估方法,以经济性和综合弹性最优为目标函数,构建储能的优化配置模型。马丽叶等计及相关性影响的增强台风灾害下配电网韧性灵活性资源规划[J].电力系统自动化,2022,46(07):60-68,采用PageRank算法构建了计及相关性影响的台风灾害下的配电网故障率模型,提出体现单个负荷以及灵活性资源对电网韧性影响的韧性量化指标,通过协调规划,使得配电网在韧性提升的同时实现了经济性最优。李吉侗等计及恶劣天气时空相关性的弹性配电网储能电站多层规划方法[J].电力系统保护与控制,2023,51(09):128-137,建立了暴雨、强风复合恶劣天气下考虑降雨强度与风速相关性的联合灾害强度概率分布模型,提出了复合灾害天气下提升配电网运行弹性的储能电站多层规划策略。
上述研究中没有考虑基于弹性的需求对配电网内的需求侧资源进行划分。研究如果基于弹性和集群划分,对配电网内需求侧资源进行划分,在此基础上进行分布式储能的选址定容,对促进配电网整体的调节能力,改善配电网网损情况具有重要意义。
如何实现基于弹性和集群划分的分布式储能配置,成为需要解决的技术问题。
实现思路