基于复合储能的分布式系统控制策略及优化评价研究

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随着分布式能源和可再生能源的大规模推广应用,能源供给趋于多样化,能源供需侧功率不平衡加剧,单一能态的储能调节手段难以实现分布式能源系统的高效利用。另一方面,为保障系统安全稳定,单一储能系统往往需要设置较大的容量以满足不同类型负荷的需求,这将导致系统冗余和配置上的极大浪费。  为解决单一储能技术经济性与动态可调控性的矛盾,本文针对储电、储热等多种储能形式在分布式系统的集成应用问题,以光伏分布式系统作为应用场景,提出一种基于“电-热”复合储能的分布式系统控制策略及优化评价方法技术。通过建立分布式系统的能流模型,分析系统电/热能的时空分布规律;在此基础上,结合储电器件、储热器件的功率/能量调度特性,研究了基于“电-热”复合储能的分布式系统控制策略;最后,建立了系统设计的目标函数及评价指标,探索复合储能系统和分布式系统的容量匹配方法。开展的具体研究工作包括:  (1)通过研究光伏分布式系统的拓扑结构以及光伏发电系统、燃气轮机系统等各主要子系统的能量模式,建立了分布式系统能流模型,结合用户侧能源需求特点,得到“电-冷-热”能量特性各异的时空分布规律,为复合储能系统容量配置及控制策略提供必要的边界条件。  (2)结合两种类型储能系统的调度特性和用户电冷热负荷特点,提出了基于复合储能的改进型以电定热和以热定电控制策略;通过设计控制策略算法流程,针对天然气分布式系统、孤岛型光伏分布式系统、并网型光伏分布式系统等三种典型分布式系统进行了仿真分析。  (3)研究了复合储能系统的容量设计方法,建立了系统能效评价指标,分析了复合储能对系统优化情况的影响,并结合不同装机容量的系统进行验证。  由分析结果可知:复合储能系统可以优化燃气轮机配置、增加光伏输出渗透率、减少储能系统配置容量,相比单一储能具有较好的经济性。同时,提出的控制策略显著提高了燃气轮机负载率和发电效率、改善了燃气轮机运行的稳定性,且降低了天然气消耗费用,合理优化了燃气轮机与光伏的发电功率。因此,本文提出的控制策略以及系统优化评价方法,可为复合储能技术在分布式能源和再生能源系统的应用提供有益的参考和设计指导方法。
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