分散式布局的儲能設備對于區域電網來說是潛在的優良資源，而分布式電源大量接入配電網存在容量小、數量多、分布不均衡、單機接入成本高、系統操作及管理困難等問題，且用戶側電網中分布式光伏、儲能、負荷或拓撲結構不同，對分布式儲能的系統調度帶來一定的技術難題[16-18]，為保證區域電網負荷的供電需求，研究閑置的碎片化分散式的儲能裝置的統一調控方法，充分盤活與調動全社會的閑置儲能資源基于主動配電網中已有的儲能資源，面向電網需求研究分布式儲能的統一調度方法在實際工程中已有迫切需求。本文針對分布式儲能在用戶側典型的應用模式，包括儲能輔助光伏并網、負荷削峰填谷、提高電能質量與可靠性、光儲充一體化等應用進行闡述，分析分布式儲能不同的接入方式、運行控制策略、出力特性等技術形態與載體，為進一步分析分布式儲能匯聚協調控制技術提供理論指導。
創新點及解決的問題
分布式儲能系統在電力用戶側中的應用日益廣泛，且應用場景多樣化，對于電網來說是潛在的優良資源。然而其容量小、數量多、分布不均衡、單機接入成本高、系統操作及管理困難，給電網的規劃運營帶來了日益嚴峻的挑戰和技術難題。本文就用戶側中的分布式儲能典型應用模式及接入方式進行介紹，闡述各應用場景下分布式儲能的應用模式和方案，并分析了典型應用場景下的分布式儲能運行效果。通過對分布式儲能系統技術形態和載體的分析，可為進一步研究分布式儲能匯聚協調控制技術提供理論指導。
重點內容導讀
1 輔助光伏功率并網應用
《儲能系統接入配電網技術規定》(Q/GDW564—2010)中對電池儲能系統接入配電網的接入方式做了一般性技術規定。分布式儲能在用戶側電網中有多種運行模式，不同的運行模式、不同用戶需求儲能系統接入方式不同，現以110(35)kV變電站為例，研究儲能系統在用戶側輔助光伏功率并網應用模式中的接入方式。利用儲能系統不僅可以最大限度地平抑用戶側光伏輸出功率波動，且可實現跟蹤計劃出力，其典型接線如圖1所示。
圖1 輔助光伏并網的儲能系統系統接入方式示意圖
1.1 平滑光伏功率輸出
為使光伏并網功率滿足分鐘級/10分鐘級最大有功功率變化量限值要求，基于電池儲能系統來平滑光伏輸出功率波動，以電池儲能系統SOC為反饋信號的能量管理控制策略，如圖2所示。
圖2 平滑光伏出力波動控制框圖
1.2 跟蹤計劃出力
基于日前預測功率的光伏電站發電計劃曲線與次日實際光伏功率輸出存在較大偏差，為使光伏發電盡可能的與日前發電計劃曲線匹配，減少兩者 間的偏差，提高光伏發電的可調度性，利用電池 儲能系統跟蹤光伏發電計劃出力的控制框圖如圖3所示(分布式應用的儲能中暫無該功能)。
圖3 跟蹤計劃出力控制框圖
1.3 減少光伏電站棄光
減少光伏電站棄光控制策略是基于當前各發電單元的光伏發電量功率數據和其對應的單元儲能系統當前容量狀態，通過儲能集群控制器下發各儲能單元的功率指令，到基本并網控制單元，各單元儲能系統通過充放電控制，達到減少光伏電站棄光限電的目的，具體程序流程如圖4所示。
圖4 電池儲能系統減少光伏電站棄光方案流程圖
根據當前光伏電站實際功率數據和整體儲能電站系統容量以及當前光伏電站整體輸出功率PPV與當前光伏電站限電功率指令PL，對儲能電站輸出/入功率值PB進行分配，具體流程如圖5所示。
圖5 電池儲能單元功率指令分配程圖
2 負荷側削峰填谷應用
基于當地的峰谷電價差，針對典型日負荷曲線，利用電池儲能系統充放電控制，可實現園區/用戶負荷用電的削峰填谷作用，降低園區負荷購電成本。負荷側削峰填谷應用的電池儲能系統典型接入拓撲結構如圖6所示。
圖6 負荷側削峰填谷應用儲能系統接入示意圖
圖7 江蘇某地峰谷電價曲線
3 提高電能質量與供電可靠性
為保證某園區內重要負荷供電可靠性，以保證精密儀器加工成品率，在園區屋頂安裝光伏容量460 kWp，鋰電池儲能容量為500 kW/660 kW˙h。園區一級負荷約30 kW，重要負荷約為500 kW，該園區微網儲能接入如圖8所示。
圖8 微電網中儲能接入示意圖
4 光儲充一體化應用
目前電動汽車充電樁采用的恒流/恒壓充電方式調節負荷的能力有限，單獨靠電動汽車充電進行負荷調節效果不理想[19]。電動汽車充電負荷具有時空雙尺度的可調節性，利用此特性可在時間和空間上進行雙尺度的負荷調度，使電動汽車充電負荷對電網運行產生積極的作用。電池儲能系統接入含分布式光伏的電動汽車充電站的典型系統接線如圖10所示。
圖9 儲能單元控制策略示意圖
圖10 光儲充一體化園區儲能接入示意圖
結論
基于本文對用戶側典型分布式儲能電站的系統接入及應用模式分析，可以得到如下結論。
(1)分布式儲能系統應用模式眾多，各點電池儲能系統控制策略、充放電功率、容量、SOC等均存在差異，在考慮分布式儲能的匯聚應用時，需要考慮有效匯聚時間、容量潛力、動態響應速度、設備故障率等因素。
(2)各應用工況下的分布式儲能運行策略及盈運模式不同，利用分布式儲能匯聚協調控制，實現電網的統一調度，需制定儲能匯聚計費辦法，通過引導電能消費行為，形成價格相關的“彈性”匯聚管理制度。
廣域分布式儲能系統存在相當規模的閑余時間和閑余容量，且存在通過整合匯聚本地目標和網側匯聚應用目標及通過引導電能消費行為產生更大匯聚潛力的可能性，將分布式儲能的無序、自主運行整合成接受統一調度，變成電網的潛在優勢資源。充分利用個體間的互補性，弱化群體的隨機性，在大數據層面凸顯出較高的資源可用性，形成分布式儲能匯聚應用的系統性技術成果，將促進分布式能源發展，對實現主動配電網及智能電網具有重要的理論意義和工程實踐價值。
（作者：李建林，靳文濤，徐少華，魏 達）
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