应用复合储能的多互联微电网，如何优化调度方法？

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摘要

沈阳工业大学电气工程学院、国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院的研究人员颜宁、潘霄、张明理、马少华、厉伟、张博，在《电工技术学报》2018年增刊2上撰文（论文标题为“基于复合储能的多互联微电网日内调度研究”）指出，储能系统是多互联微电网进行优化经济调度的重要单元，根据多互联微电网中储能系统需求不同，该文提出一种基于复合储能的多互联微电网日内滚动修正调度方法。

首先，考虑分布式电源的不确定性对微电网经济调度决策的影响，提出基于复合储能的寿命衰退的SOC安全裕度调度方法，有效延长了储能系统运行寿命；其次，在建立储能系统校正分布式能源出力成本模型的基础上，加入容量配置不足的成本惩罚因子，提高了调度的准确性；最后，采用滚动调度方式有效地降低了整个多互联微电网的备用容量，实现了对一定范围内微电网调度的修正。

随着我国电力体制的不断更新及改进，分布式电源（Distributed Generation, DG）并网不断增多，微电网（Microgrid, MG）作为DG并网的载体得到了快速发展。但随着微电网接入规模的加大，数量增多使得配电网调度更加复杂，因此，需将一定区域内多个邻近微电网通过互联互供形成多互联微电网系统，实现更大规模的可再生能源消纳，降低网络损耗，减小整个多互联微电网运行成本，有效地实现整个配电网的主动调控。但如何实现多个微电网的经济调度及区域配电网系统最优的潮流分布是有待解决的问题。

考虑多互联微电网经济调度问题主要包括两种形式：形式一为将各个微电网看作单独的调度单元参与区域配电网调度的计算，不考虑微电网间的协调调度，此调度方法很大程度降低了调度的复杂性；形式二考虑多个微电网整体调度，优先考虑各个微电网之间的功率交换，再考虑区域配电网对整个微电网群的整体调度。

文献[11]考虑微电网输入、输出功率为极限约束，以微电网运行成本为目标对配电网进行无功优化，有效地提高了微电网的调节裕度，降低了网损；文献[12]采用Pareto支配方法对微电网进行多目标优化，使得微电网实现超短时响应调度计划。但以上研究未能考虑微电网如何快速响应负荷及配电网短时波动，对电网安全性产生一定影响。

在多互联微电网的优化调度过程中加入储能系统，不但可以有效地抑制微电网中风光等可再生能源的间歇性和随机性，起到削峰填谷、平抑波动的作用，而且在多互联微电网中承担起调压调频重任，维持母线功率传输动态平衡。文献[13]考虑了电池老化成本及充放电次数对调度的影响，提出一种基于混合整数的微电网日内调度方法。

文献[14]将电池储能系统应用在微电网日前优化调度中，在充分考虑储能系统寿命基础上有效地平抑了微电网系统的功率波动，减小了系统的备用容量。文献[15]采用自适应控制可变阈值的方式对储能系统进行控制，有效地提高了微电网电能分配的效率。文献[16]基于需求侧响应提出了基于压缩空气的电力系统日前及日内调度方法，考虑了压缩空气储能，为电力系统提供最优旋转备用容量方案。

为了最大程度地发挥储能技术的性能，将具有快速响应特性和大容量特性的储能系统联合使用、协调调度。因此，复合储能被更多地应用到微电网中，利用它们在技术上的互补特性，保证多互联微电网在整个优化调度过程中安全、稳定、经济运行。如文献[17]应用复合储能系统对微电网的母线功率进行优化控制。

本文在以上研究的基础上，针对储能系统应用于多微电网经济调度中的不足，提出了一种基于复合储能的多互联微电网滚动调度方法。

首先，考虑储能系统充放电特性、运行寿命损耗成本等对多互联微电网经济调度的影响，将其代入日内优化调度的目标函数中，根据分时电价政策设置调度优先级，在保证储能系统运行寿命的同时提高了日内调度计划的准确度及经济性；其次，在日内调度中，根据复合储能系统的荷电状态（State of Charge, SOC）及能量平衡约束，考虑用于校正分布式能源出力的储能系统调节成本，并加入了容量配置不足的成本惩罚因子进一步提高储能系统运行寿命；最后，采用滚动调度方式有效地调节了整个多互联微电网的备用容量。通过以上研究，提高了多互联微电网调度的准确性。

图2  多互联微电网典型架构形式

结论

本文为了更好地修正电网对多互联微电网的实际调度与日前调度计划存在的偏差，充分考虑储能系统寿命损耗对调度的影响，在超级电容荷电状态预设定时保留一定的SOC安全裕度快速响应突变状况；对比分析了储能系统加入前后对多互联微电网运行成本的影响，通过设置SOC安全裕度，有效地提高了储能系统的使用寿命并降低了多互联微电网的运行成本；考虑了分时电价政策及就近消纳原则对储能系统调度的影响，得出了储能系统充放电的趋利性。最后，通过对比复合储能系统加入前后多互联微电网对备用容量的要求，发现复合储能系统的加入有效地降低了备用容量需求。

本文通过研究复合储能应用于多互联微电网经济调度，有效地提高了分布式能源的消纳，延长了储能电池使用寿命，降低了多互联微电网对备用容量的要求，更好地修正了日前调度误差。

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