商业园区储能系统削峰填谷的有功功率协调控制策略-北极星储能网

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作为未来重要的电力用户,商业园区建设将成为智能电网建设的重要内容之一。商业园区中储能系统最基本的作用是进行负荷侧的削峰填谷,在给园区带来经济收益的同时,也保证了电网运行的安全性。提出了一种储能系统削峰填谷的变参数功率差控制策略,基于园区典型日负荷预测曲线,对负荷状态和储能SOC状态进行区间划分,提出了对应的子目标函数,采用适应度函数变差系数排序法确定各子目标函数权重,对目标函数进行寻优,确定不同负荷区间与SOC区间的储能系统控制策略。最后,以上海某商业园区为例进行了仿真,验证了所提控制策略的有效性。

0 引言

近年来,随着经济水平的快速发展,电力系统负荷呈现出峰谷差日益增大的特点,这会降低电力系统的经济性,并造成社会资源浪费[1],而这种现象在商业园区尤为严重。在商业园区中加入储能系统,利用储能电池蓄能特性可实现削峰填谷。储能通过自身的充放电特性,能够延缓园区电网的容量升级改造,提高设备利用率和供电可靠性[2-3];同时,在部分实行峰谷电价地区,用户可通过储能系统减小负荷峰谷差而受益。因此,储能系统的使用在给电网安全运行带来保障的同时,也给用户侧带来经济收益。

目前,关于求解储能系统削峰填谷策略的算法主要包括动态规划算法、智能算法等。文献[3]针对采用恒功率充放电策略运行的电池储能系统,结合序列二次算法提出了恒功率充放电优化模型。文

献[4]提出了基于动态规划的削峰填谷控制策略,同时考虑了充放电深度对电池寿命的影响,但其限制了每日的充放电次数,部分场景下由于负荷变化较大,储能系统可能需要多次变化充放电状态。文献[5-7]采用智能算法求解含储能装置的最优策略问题,但均未考虑SOC的状态。文献[8]比较了储能系统恒功率控制方式与功率差控制方式的控制效果,结果表明：与功率差控制方式相比,恒功率控制较简单,但其控制效果不如功率差的控制方式,并且恒功率控制对负荷预测精度要求较高。还有学者在进行储能相关研究时提出了关于SOC的状态区间划分。文献[9]中将SOC按大小划分为5个区间,判断SOC当前工作区间,实时调整滤波常数,建立了储能系统的容量优化配置方法。

本文针对商业园区储能系统,提出一种协调考虑削峰填谷效果和SOC状态区间的变参数功率差控制策略。基于商业园区典型日负荷预测曲线,将负荷划分为3个区间,引入2个SOC状态控制变量,将SOC划分为5个区间,引入4个充放电功率控制变量,为每个子空间制定控制策略,并基于目标函数对变量进行滚动更新。

1 商业园区储能系统削峰填谷的常参数功率差控制策略

1.1 商业园区电力系统构成

商业园区电力系统一般由外部电网、分布式电源、储能系统以及冷热电负荷(包括空调负荷、楼宇负荷等,以下统称为负荷)组成,如图1所示。

图1 典型商业园区电力系统构成

如图1所示,实线代表能量流流动,虚线代表信息流流动,箭头所示方向为能量及信息流动方向。

能量在城市电网、分布式光伏阵列、储能系统以及负荷之间流动,实现了能源生产与消费间的互

动[10]。商业园区往往在建筑屋顶配备一定规模的分布式光伏阵列,用以满足部分负荷需求,但规模相较园区负荷较小。考虑光伏不确定性对电网的冲击,为鼓励光伏发电就地消纳,光伏阵列优先为负荷侧供电,剩余电量进行上网[11]。考虑用电持续性及光伏阵列规模有限,引入城市电网以满足商业园区负荷需求。储能系统的加入能够对负荷的峰谷进行调节,从而给商业园区用户带来一定的经济收益[12,13]。

商业园区能源中心主要实现对商业园区电力系统各部分的信息采集与监控管理。本文将重点考虑能源中心中储能系统的控制策略,以实现储能系统的高效运行。

1.2 常参数功率差控制策略

恒功率控制是储能系统最简单的充放电控制策略,即在任一时刻储能系统均以恒定功率进行充放电,该策略根据典型日负荷预测曲线提前制定储能充放电计划,但该控制策略对典型日负荷曲线的预测精度要求较高。而功率差控制则对典型日负荷曲线预测精度要求不高,同时,功率差控制考虑了储能电池的容量约束、出力约束等。

常参数功率差控制策略根据日负荷预测曲线,计算得出储能系统参与充电的上限功率与放电的下限功率。具体计算流程[8,14]如图2所示。

图2 常参数功率差控制策略流程

原标题：商业园区储能系统削峰填谷的有功功率协调控制策略

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