儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量調(diào)度文獻(xiàn)綜述

1、關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量調(diào)度的文獻(xiàn)綜述摘要：儲(chǔ)能系統(tǒng)具有雙向充放電的運(yùn)行特性，既可以吸收電能，也可以釋放電能。鑒于此種性能，其在電力系統(tǒng)中通常有如下三種作用：電力系統(tǒng)采用儲(chǔ)能裝置可節(jié)約系統(tǒng)綜合用電成本， 在低成本時(shí)吸收電能，在高峰時(shí)釋放，獲得峰谷電價(jià)差帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益。 儲(chǔ)能系統(tǒng)用在發(fā)電端，可有效克服可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的波動(dòng)性，吸收不平衡功率流，從而提高發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行能力，起到平滑可再生能源發(fā)電系統(tǒng)輸出波動(dòng)的作用。儲(chǔ)能系統(tǒng)用于輸配電時(shí)，可靈活配置能源供應(yīng)，可以肖峰填谷，在用電低潮，吸收功率，將電能儲(chǔ)藏起來(lái)，在用電高峰期，釋放電能，彌補(bǔ)供電不足，從而提高電力供應(yīng)質(zhì)量，提供電壓和頻率保障，減少線損，提高

2、整個(gè)輸配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，起到了能量調(diào)度的作用。(3)儲(chǔ)能系統(tǒng)用于用戶(hù)端時(shí)，可提高電路的質(zhì)量，減少峰值。本文主要論述了儲(chǔ)能系統(tǒng)的第二種功能，即儲(chǔ)能系統(tǒng)能有效改善微網(wǎng)的電能質(zhì)量并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有能量調(diào)度的作用。關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能系統(tǒng);微電網(wǎng)；能量調(diào)度；電能質(zhì)量正文：文獻(xiàn)一：風(fēng)電儲(chǔ)能系統(tǒng)能量調(diào)度策略研究由于風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性，在其并網(wǎng)時(shí)由于風(fēng)電能波動(dòng)會(huì)影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，此文獻(xiàn)提出基于鉛酸蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng) 、結(jié)合負(fù)荷用電預(yù)測(cè)信息，利用 模糊理論 “最大-最小”合成理論，合理調(diào)度儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電的電量 ，從而改善并網(wǎng)后的電網(wǎng)品質(zhì)。風(fēng)電儲(chǔ)能系統(tǒng)能量調(diào)度 主要包括 ：電網(wǎng)負(fù)載用電量的預(yù)測(cè) 、儲(chǔ) 能 系 統(tǒng) (

3、 鉛酸蓄電池組成 ) 、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（此處不做詳述）和調(diào)度控系統(tǒng)制器4大部分。1、電網(wǎng)負(fù)載用電量的預(yù)測(cè)：根據(jù)氣象條件與用電負(fù)荷的關(guān)系，把用電負(fù)荷分為以下3類(lèi) ： 1 ) 照明 、普通家電 、電炊具等這類(lèi)負(fù)荷主要集中在三餐時(shí)間和晚上(尤其是7 、8月份)用電較多 ； 2) 工業(yè)負(fù)荷受氣溫和季節(jié)影響較小用電量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定 ； 3)商場(chǎng) 、餐飲業(yè)等負(fù)荷主要影響晚 高峰且季節(jié)變化較大，然后根據(jù)負(fù)荷的特性和某地區(qū)一 年的負(fù)荷用電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，做仿真圖，觀察其變化規(guī)律。2、儲(chǔ)能系統(tǒng):儲(chǔ)能系統(tǒng)用的是鉛酸蓄電池，要對(duì)能量調(diào)度進(jìn)行較為精確的充放電控制 ，就要求組成儲(chǔ)能系統(tǒng)的鉛 酸蓄電池模型能夠較為準(zhǔn) 確的反映

4、出各個(gè)物理化學(xué)參數(shù)的變化對(duì)蓄電池剩余容量的影響。參數(shù)有：Q為蓄電池充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí) 的額定容量，Eb為 蓄電池的充放電時(shí)的端電壓 ， E為受控電壓 源 ，尺 為電池內(nèi)阻 ， E0為蓄電池初始電壓 ， K為極化常數(shù) ， En為標(biāo)稱(chēng)電壓 ， A 為試驗(yàn)系數(shù) ， B為試驗(yàn)指數(shù) ，n為充放電效率，充放電過(guò)程中 的電流為 (f) ，充電時(shí)(f)0 。蓄電池的剩余電量SOC則為：SOC= (Qi (t) d t )Q x 100蓄電池 的充放電的電壓：E b = ER x i(t) E = E0 - K x SOC SOC Qi (t) d t+A exp -Bi (t) d t + Ct (Tb一 25 )

5、R = En x ( 1 - n) x 1 0.025 x (Tb - 25) /( 0.2 Q)其中由于鉛蓄電池的極化反應(yīng)和電阻受溫度的影響，故設(shè)置溫度補(bǔ)償，對(duì)極化效應(yīng)的 溫度補(bǔ)償因子為：Ct (Tb一 25 )；對(duì)電阻 的溫度補(bǔ)償因子為：10.025 x (Tb一25 ) ，其 中 ： Ct為溫度系數(shù) ;Tb為電池溫度。3、調(diào)度控系統(tǒng)制器：調(diào)度控制器采用模糊“最大一 最小”算法 ，主要功能是平抑風(fēng)電并網(wǎng)后的電能波 動(dòng)，確保向電網(wǎng)健康供電。其參數(shù)有：PL是負(fù)載需要的功率，Pw 是風(fēng)機(jī)發(fā)出的功率， PB是 蓄電池充放電的功率P=PL-Pw，誤差e=P-PB（其為該控制器的輸入量），誤差變化率e

6、c,蓄電池充放電電流I（控制器的輸出量）。然后進(jìn)行 Matlab仿真設(shè)計(jì)如圖所示：4、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的分析操作：由于鉛酸電池的充放電電量在20一80 之間，控制策略可分為以下 4種情況：當(dāng) AP O， SOC 0，SOC20時(shí)，控制蓄 電池放電；當(dāng) AP0，SOC20時(shí) ，此時(shí)負(fù)荷需求較大，而蓄電池剩余 電量較小，要向負(fù)載發(fā)出有效地警 告；當(dāng) AP80時(shí)，此 時(shí)負(fù)載用電量較小，而蓄電池的電量已經(jīng)達(dá)到最大，需要根據(jù)負(fù)載的用電量來(lái)控制風(fēng) 機(jī)的發(fā)電功率 。以上4種情 況在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中是相互轉(zhuǎn)化的 。文獻(xiàn)二：光柴儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)的儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)能量調(diào)度策略為提高徽網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性，此文獻(xiàn)提出了一種基于模

7、糊PD的儲(chǔ)能動(dòng)志調(diào)度策略，即在建立獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)柴儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)MaltabSimelink仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)能根據(jù)頻率偏差動(dòng)態(tài)調(diào)度儲(chǔ)能能量，不僅能保證儲(chǔ)能的輸出始終在零功率附近波動(dòng)，而且能在一定程度上抑制系統(tǒng)頻率的振蕩，證明了該策略對(duì)系統(tǒng)頻率確有改善作用。其中，儲(chǔ)能單元由著電池組和雙向DCAC轉(zhuǎn)換器兩部分組成并具有能量觀向流動(dòng)的特點(diǎn)。其用到的算法如下：其中f頻率偏差量,df/dt為頻率偏差微分量，Kp和Kd為比倒系數(shù)和微分系數(shù)；u（t）為PD控制律輸出控制量。為了避免Kd選用不當(dāng)而引起頻率激烈振蕩，故采用不完全微分算法代替微分算法，算法如下：其中Td為一階慣性時(shí)間常數(shù)。其中在進(jìn)行仿真時(shí)，選

8、擇參數(shù)用到了模糊邏輯規(guī)則推理的方法，但由于其計(jì)算比較復(fù)雜，計(jì)算量比較大，本文利用建立模糊控制查詢(xún)表確定參數(shù)，其具體如下：文獻(xiàn)三：光柴儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)的儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)能量調(diào)度策略研究此文獻(xiàn)在前述文獻(xiàn)所述方法比例-微分（PD）儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)度策略的基礎(chǔ)上，提出了另一種能量調(diào)度的方法三段式PD先行的儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)度策略，克服了比例-微分儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)策略的不足，將該儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)策略應(yīng)用于實(shí)際的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，并對(duì)兩種情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析比較，以驗(yàn)證其對(duì)頻率波動(dòng)的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該改進(jìn)策略確能在一定程度上改善由負(fù)荷突變和光伏波動(dòng)造成的系統(tǒng)頻率波動(dòng)問(wèn)題，為提高微網(wǎng)系統(tǒng)供電質(zhì)量和穩(wěn)定性提供了一種可行性方案。其具體操作如下：1、PD

9、算法如下：其中f頻率偏差量,df/dt為頻率偏差微分量，Kp和Kd為比倒系數(shù)和微分系數(shù)；u（t）為PD控制律輸出控制量。2、三段式 PD 先行的儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)調(diào)度策略（1）PD控制先行階段，即儲(chǔ)能控制器從to時(shí)刻開(kāi)始根據(jù)f和df/dt實(shí)施PD控制，直至頻率超過(guò)峰值后略微有所回落結(jié)束這一階段，其目的是讓頻率快速達(dá)到峰值，同時(shí)減小頻率波動(dòng)幅度。其中參數(shù)Tpd為PD控制時(shí)間，它決定了這一階段系統(tǒng)控制效果，當(dāng)儲(chǔ)能單元的輸入指令Pref到達(dá)峰值Ppeak，并不意味此時(shí)f也到達(dá)峰值，因此需等到Pref略有回落時(shí)方能達(dá)到峰值。（2）控制指令保持階段，是一個(gè)緩沖過(guò)渡過(guò)程階段。其中儲(chǔ)能的輸入始終保持PD控制的結(jié)束時(shí)的

10、參考值Phd，依靠柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力讓頻率快速回落至零；參數(shù)Thd為控制指令保持時(shí)間，它決定了這一階段的性能，而Thd的取值需根據(jù)柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性其確定。（3）控制指令指數(shù)衰減階段，控制指令按照指數(shù)形式衰減至零附近，由于要求衰減速度緩慢，因此柴油機(jī)的輸出波動(dòng)相對(duì)較小，從而使得頻率波動(dòng)得以抑制。其中參數(shù)Kfb和Tfb分別為衰減系數(shù)和衰減時(shí)間，它們共同決定這一階段的系統(tǒng)性能，Kfb為一個(gè)小于1的無(wú)量綱正實(shí)數(shù)，其取值決定了參考指令回落的速度，但同時(shí)要兼顧在衰減過(guò)程中不能給系統(tǒng)造成較大的頻率波動(dòng)，而參數(shù)Tfb的取值則由儲(chǔ)能控制指令由Phd和Kfb共同決定的，在衰減結(jié)束期后，儲(chǔ)能控制指令應(yīng)接

11、近零值。其控制圖如下：若t為時(shí)間，n為指數(shù)變量，即對(duì)（t -Tpd -Thd to）/Ts取整數(shù)后的值，則改進(jìn)的能量調(diào)度策略用表達(dá)式可表示為：文獻(xiàn)四：微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)控制及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方面，為實(shí)現(xiàn)電力儲(chǔ)備設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益最大化，提出采取依據(jù)分時(shí)電價(jià)調(diào)度儲(chǔ)能設(shè)備的方法，并考慮了儲(chǔ)能系統(tǒng)的備用經(jīng)濟(jì)效益。具體操作如下：1、以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)的剩余電量為狀態(tài)變量，時(shí)間尺度為1h，儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)分以下三種：其中Wn，t+1為儲(chǔ)能系統(tǒng)n在時(shí)間段t內(nèi)的剩余電量；Pn，t為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電效率；An為第n個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率系數(shù)；T為時(shí)長(zhǎng)。2、從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益最大化的角度，建立考慮電價(jià)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)

12、度數(shù)學(xué)模型為：式中：Ct為當(dāng)前t時(shí)段內(nèi)電價(jià)。約束條件為：電池荷電狀態(tài)、最大充放電功率及電池電壓。文獻(xiàn)五: 考慮調(diào)度計(jì)劃和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化計(jì)算此文獻(xiàn)提出考慮風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度決策的儲(chǔ)能容量 優(yōu)化計(jì)算模型 。本文的儲(chǔ)能量?jī)?yōu)化模型可在適應(yīng)現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行 方式前提下，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益 ，實(shí)現(xiàn)單一時(shí)段內(nèi)風(fēng)電功率的平 穩(wěn)輸出。1、風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化的目標(biāo)函數(shù)是風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本(包含運(yùn)行成本和投資成本)最小，如下式所示 ：式中: 分別為風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)能量和儲(chǔ)能系統(tǒng)損失能量的對(duì)應(yīng)單價(jià)；為風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)能量成本；為儲(chǔ)能系統(tǒng)損失能量成本；蓄電池容量額定值即為風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化儲(chǔ)能容量額定值 ；為

13、儲(chǔ)能容量單位容量?jī)r(jià)格；ms為儲(chǔ)能裝置安裝成本；Kw， Kp，KI為運(yùn)行成本和投資成本的折中系數(shù)。其中其風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)能量和儲(chǔ)能系統(tǒng)損失能量分別如式：式中：為用于描述風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)能量及儲(chǔ)能系統(tǒng)損失能量情況的布爾量 ；為機(jī)組運(yùn)行限T 為考察時(shí)段，本文為一年。2、計(jì)算方法步驟1：輸人風(fēng)電機(jī)組輸出功率及風(fēng)電場(chǎng)輸出功率時(shí)段參考值。步驟 2：置粒子群維數(shù)，最大迭代次數(shù)，計(jì)算精度為。步驟 3：初始化粒子群的位置和速度，即給定當(dāng)次計(jì)算下的c 值。步驟 4 ：按式、計(jì)算當(dāng)前下的 和，按式計(jì)算所求粒子適應(yīng)度值。步驟 5 ：將每個(gè)粒子適應(yīng)度值與其個(gè)體極值進(jìn)行比較 ，如較優(yōu)，則更新當(dāng)前的個(gè)體極值P，其中n為當(dāng)前循環(huán)次數(shù) 。步驟 6 ：將每個(gè)粒子適應(yīng)度值與全局值進(jìn)行比較，如較優(yōu) ，則更新當(dāng)前全局極值。步驟 7 ：計(jì)算式中：C1和 C2為粒子權(quán)重系數(shù) ；W叫為慣性權(quán)重和，r