基于削峰填谷的儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型研究.pdf

1、近些年來(lái)，新型儲(chǔ)能技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用。隨著造價(jià)的降低，其應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣，儲(chǔ)能技術(shù)在削峰填谷方面也得到了一定的應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)具有其物理特性和經(jīng)濟(jì)特性。物理特性包括充放電功率和容量的大小、功率與容量之間的關(guān)系、響應(yīng)速度的快慢等;經(jīng)濟(jì)特性包括儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資和運(yùn)維成本與其額定功率和容量的關(guān)系，儲(chǔ)能系統(tǒng)每次充放電功率的大小對(duì)其投資成本折舊的影響。因此，研究基于削峰填谷的儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型獲得以下成果:儲(chǔ)能系統(tǒng)在調(diào)度期間內(nèi)各個(gè)時(shí)段的充放電功

2、率的大小，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電操作的最優(yōu)化調(diào)度。從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削峰填谷效果以及儲(chǔ)能成本和電費(fèi)支出的最優(yōu)化，具有理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　首先，本文分析了各類儲(chǔ)能技術(shù)物理特性和經(jīng)濟(jì)特性。鋰電池以其低廉的價(jià)格，較快的響應(yīng)速度，較高的充放電效率，功率與容量上也較大，適合應(yīng)用于削峰填谷。在此分析的基礎(chǔ)上建立了適用于削峰填谷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電氣模型，以及考慮削峰填谷相關(guān)經(jīng)濟(jì)性所需的經(jīng)濟(jì)模型。
　　其次，基于提高微網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的角度配置電

3、池儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和容量。通過采用隨機(jī)生產(chǎn)模擬，得到微網(wǎng)系統(tǒng)的電力不足概率和電量不足期望值，結(jié)合等效持續(xù)負(fù)荷曲線，以降低這兩個(gè)可靠性指標(biāo)為目的，配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和容量。
　　然后，建立了在微網(wǎng)中采用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷的數(shù)學(xué)模型。在該模型中，以負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差的最小化作為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和容量設(shè)置功率約束和荷電狀態(tài)約束，并采用內(nèi)點(diǎn)法對(duì)某孤島微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了算例求解。同時(shí)還考慮了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不同初始荷電狀態(tài)對(duì)削峰填谷優(yōu)化效果的影

4、響。算例結(jié)果表明初始的荷電狀態(tài)越大，優(yōu)化得到的削峰填谷效果越差。
　　最后，在原有數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上考慮了經(jīng)濟(jì)性對(duì)削峰填谷的影響。經(jīng)濟(jì)性上的考量包括儲(chǔ)能投資成本和運(yùn)維成本，以及分時(shí)電價(jià)對(duì)削峰填谷的影響。為了表征經(jīng)濟(jì)性的影響，將原來(lái)物理性的單目標(biāo)函數(shù)中加入儲(chǔ)能成本函數(shù)和電費(fèi)支出函數(shù)這兩類經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)函數(shù)，單目標(biāo)函數(shù)變?yōu)榱硕嗄繕?biāo)函數(shù)。在求解該多目標(biāo)優(yōu)化模型時(shí)，采用線性加權(quán)和法。通過等步長(zhǎng)地在物理性目標(biāo)函數(shù)和經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)之間設(shè)置一系列的

5、權(quán)系數(shù)，結(jié)合具體的算例，求解出不同狀態(tài)下的帕累托最優(yōu)解，每一個(gè)帕累托最優(yōu)解均表示一種儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率調(diào)度計(jì)劃。計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷削峰填后表征其效果的物理性指標(biāo):峰值、谷值、峰谷差、負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差、負(fù)荷平均值、峰谷差率、負(fù)荷率，并計(jì)算電費(fèi)支出和儲(chǔ)能成本。定性分析上述指標(biāo)和費(fèi)用隨權(quán)系數(shù)的變化趨勢(shì)可知，由于在費(fèi)用尋優(yōu)的空間十分有限，采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷時(shí)，在成本支出很小的前提下即可通過尋優(yōu)將負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)差大幅降低，從而降低峰谷差