[发明专利]有源配电网内储能电站的优化选址定容方法

说明书

本发明公开了一种有源配电网内储能电站的优化选址定容方法，利用时序分析法对现有的灵敏度方法进行改进，提出了计及配电网运行方式的时序综合灵敏度计算方法，以各节点时序灵敏度指标作为储能选址的依据。基于本发明所提方法对储能进行优化选址。本发明具有削弱了灵敏度较高但电压水平合格节点对选址结果的影响；保证优化节点电压时不对其他节点电压造成不利影响的特点。

技术领域

本发明涉及配电网内储能优化配置领域，尤其是涉及一种含分布式能源的有源配电网内储能电站的优化选址定容方法。

背景技术

我国发电结构正从集中式大规模发电向集中式与分布式电源(DistributedGeneration，DG)并存的方向转变。分布式电源由于其发电电压等级较低，通常接入到配电网络中。DG的接入使配电网从单电源网络变为多电源网络，由于DG出力的随机性，在较高渗透率时会对系统电压产生明显的影响，极易造成系统电压越限。储能系统(Energy StorageSystem，ESS)拥有灵活的功率调节能力，其兼具供蓄的特征使储能系统成为未来配电网中一种重要的控制手段，利用储能系统可以解决配电网中高渗透率DG并网带来的一系列问题。

目前国内外学者已对配电网内储能系统的优化配置问题取得了一定的成果。例如，以储能系统削峰填谷效益、网损收益、可靠性效益三者收益之和最大为目标函数，建立配电网储能系统配置模型。例如，基于储能固定接入10kV变电站低压母线侧的假设下，研究了储能系统对于配电网内负荷曲线、DG出力的调节作用。

例如，建立了配电网储能配置的多目标优化模型，利用智能算法对配电网选址定容问题进行计算。例如，不仅考虑配电网正常运行时的收益，同时涉及故障时储能对于孤岛的支撑能力，提高了配电网可靠性。例如，充分考虑放电深度对储能寿命的影响，在每次迭代计算中对储能寿命进行修正，以修正后储能寿命周期的总成本最小对配电网公共储能进行了优化配置。

综上所述，储能系统在配电网中的应用已广泛引起各方的重视，但目前研究成果主要集中于储能系统经济效益的探讨，较少考虑储能系统对配电网的电压支撑能力，更没有从储能对配电网电压支撑的角度对储能系统在配电网内选址定容的相关理论进行深入研究。配电网的R/X值接近于1，电阻较大，有功、无功功率都会影响节点电压波动，而储能具有灵活的有功功率调节能力，因此，从节点注入有功与节点电压相关性的角度考虑储能的优化配置是一个值得研究的问题。

电力系统有功-电压灵敏度，是在给定的运行状态下，计算节点注入功率发生变化时，节点电压的变化量，其物理意义明确，计算量较小，可将灵敏度分析应用于电力系统稳定性分析方面、将灵敏度分析应用在无功补偿领域。该方法在配电网中应用较少，且目前的灵敏度计算大都是基于静态的某一运行断面的研究，而有源配电网中DG随机性、波动性较强，使得基于某一断面优化储能位置的实用性较差。

对于含有N个节点的配电网，其节点功率方程可写为：

将节点功率方程在稳态运行点按照泰勒一阶展开可得：

令ΔQ＝0，可得：

即：

ΔU＝J′_PU^-1ΔP (5)

式中：J′_PU^-1称为节点电压-有功灵敏度矩阵。

将ΔU＝J′_PU^-1ΔP展开成下式。

可以看出，灵敏度矩阵中第i行中的各个元素代表相应各节点注入功率改变ΔP后节点i的电压变化情况；灵敏度矩阵中第i列中的各个元素代表节点i处注入功率发生ΔP改变后各节点电压的变化情况。