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摘要：主动配电网中分布式能源的合理配置是电网系统得以经济、可靠运行的重要因素。现建立了日前多时段优化模型，考虑了微型燃气轮机、光伏发电、风力发电等间歇性分布式发电及蓄电池储能在主动配电网中有功—无功功率的出力特性。由于优化配置模型涉及非线性潮流模型以及蓄电池状态切换的整数变量，所以难以快速准确地求解该优化配置问题。
关键词：蓄电池储能；直流微电网
中图分类号：HG381文献标识码：A
引言
随着时代的发展和社会的进步，我国经济、政治、科技、电力等诸多专业领域和社会元素都发生了一定改变，特别是对于现如今经济发展和人们生产生活来说，电力能源持久以来支持是极为关键的。经济发展中，电力能源和电力工程方面支持十分关键，随着电动汽车和直流充电桩的广泛应用，未来直流微电网建设运营至关重要，其自身结构和组成方面直接影响着其运营效益和控制策略，要有效分析。
1系统结构及工作原理
1.1直流配电网系统的结构
图１为直流配电网系统的结构图。直流配电网系统由多个蓄电池储能单元、超级电容器以及独立光伏、风力供电系统组成。其中光伏电池板、蓄电池和超级电容通过ＤＣ／ＤＣ变换器与直流母线相连接，风力发电通过ＡＣ／ＤＣ整流器连接至直流母线。通过将多个蓄电池储能单元并联，可有效缓解单个蓄电池单元接入电网系统时因其内部串并联多个蓄电池造成的双向ＤＣ／ＤＣ变换器容量较大的问题。此种方式可有效降低直流配网系统成本，增强蓄电池储能单元工作稳定性，便于容量扩展。在蓄电池工作过程中，各组蓄电池单元根据ＳＯＣ余量来改变其充放电功率，使各蓄电池储能单元ＳＯＣ以及输出输入功率趋于一致。伦振坚,胡轲,郭金川,郭芳.微电网中电池储能系统的容量优化配置方法研究[J].南方能源建设,2015,2(S1):5-9.
图１中ＰＰＶ为光伏电池板输出功率，ＰＷＧ为风机输出功率，Ｐｓｃ为超级电容器输入输出功率，Ｐｂａｔ，１、Ｐｂａｔ，２为两组蓄电池储能输入输出功率，Ｐｌｏａｄ为负载输入功率。本储能系统中根据蓄电池储能实际需求，选取蓄电池储能单元个数为２个。
1.2储能系统的工作原理
由图１可看出直流配电网系统功率平衡方程为：ＰＰＶ＋ＰＷＧ－Ｐｌｏａｄ＝Ｐｂａｔ，１＋Ｐｂａｔ，２＋Ｐｓｃ（１）当光伏供电与风力供电满足系统平衡方程时，直流母线电压Ｕｄｃ保持稳定。系统中缺额功率需蓄电池单元与超级电容储能单元共同提供，通过低通滤波器ＬＰＦ对系统缺额功率进行滤波，得到蓄电池功率参考值Ｐｂａｔ，ｒｅｆ，剩余的高频率功率由超级电容补偿。图２为直流配电网功率平衡控制框图。
2分布式电源的优化配置模型
2.1目标函数
配电网中DG优化配置是在配电网满足系统安全运行约束的前提下，通过调节各个可控DG的发出功率，实现配电网在最优目标的场景下运行。DG通常就近安装于用户侧，能缓解主网的输送电压力，并在一定程度上减少网损。由此，令本文的目标函数为系统有功损耗最小：minTΣt=1nΣi=1Pi，t（1）式中，T为优化时段总数；n为系统中节点数量；Pi,t为节点i在t时段注入的有功功率。本文求解的是多时段的网损总和，而非单一时间断面，能有效反映储能系统在含DG的配电网中的优化配置效果。
2.2约束条件
系统潮流约束：Pi，t=PGi，t-PLi，t=GiiVi，t2+ΣtΣjVi，tVj，（tGijcosθij+Bijsinθij）Qi，t=QGi，t-QLi，t=-BiiVi，t2-ΣtΣjVi，tVj，（tBijcosθij-GijsinθijΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣΣ）（2）式中，PGi,t，QGi,t为DG在时段t节点i的有功功率；PLi,t，QLi,t为时段t节点i的负荷需求；Vi,t为时段t节点i的电压水平；Gij、Bij、θij为系统拓扑参数。系统运行安全约束：Vi，min≤Vi，t≤Vi，max（3）Iij，t2=（Gij，t2+Bij，t2）（Vi，t2+Vj，t2-2Vi，tVj，tcosθij）≤Iij，max2（4）式中，Vi,min、Vi,max为节点i的电压幅值；Iij,，t为时段t线路ij通过的电流幅值；Iij，max为线路ij的最大允许通过电流幅值。DG出力限制及容量限制：PGi，min≤PGi，t≤PGi，max≤QGi，min≤QGi，t≤QGi，max（5）PGi，t2+QGi，t2≤SGi，max2（6）式中，PGi,max、PGi,min为DG有功出力的上下限；QGi,max、QGi,min为DG无功出力的上下限；SGi,max为DG的容量最大值。主动配电网能对于小幅度的负荷及间歇式功率波动做出实时响应，以修正实际负荷曲线及间歇式能源发电出力曲线与预测曲线的偏差，缓解功率波动。邢杰,王娟娟,赵闻蕾.考虑储能优化控制策略下的储能装置容量优化研究[J].电器与能效管理技术,2016(24):60-65.
3功率分层的直流微电网协调控制策略分析
3.1能源管理协调控制分析
能源管理是整体系统中相对关键、相对重要一部分，其自身管理价值和操控意义非同小可。一般在正常情况下，直流微电网并网运行，而当公共电网出现故障之后，该类部分与公共电网断开进入孤岛运行状态。正因如此，其自身运行是具备着一定复杂性的，尤其对于该类系统来说，其自身有并网、孤岛、并网转孤岛、孤岛转并网四种运行状态，每种状态都是具备着自身特点和自身价值。要充分考虑到四个状态不同需求和不同特点，提出适用于各个状态的功率分层直流微电网协调控制，根据净负荷变化来改变整体运行状态，从而实现各个单元方面综合平衡情况。总的来说，该类部分内容自身具备着一定多维度复杂性，尤其涉及到四种状态不同运行需求、不同运行特点，其自身整体复杂性和意义性非同小可，协调控制重要性也可见一斑。需要充分将所有部分和所有状态进行一定联系和平衡，从而进一步实现协调控制，将其自身各个运行状态进行有效提高。另外一方面，在这一过程中，通过孤岛检测等方面内容，也可以实现整体变换器控制，从而有效提升实际工作价值和实际工作有效性。周志兵,程王峰,朱文慧.微电网中储能系统的建模与控制策略研究[J].电子测试,2017(22):102-103+92.
3.2功率分层协调控制分析
功率分层自身适用情况较为广泛，尤其适用于直流微电网各个运行状态，不同运行状态都可以有效进行应用，其自身临界值等方面情况也可以根据系统运行状态、配置容量等相关数据信息进行一定调整，从而提升其自身实际运行和运作有效性，实现协同控制，让其自身控制有效性进行一定程度提高。实际操作过程中，由于该类系统自身工作状态等方面内容具备着一定特殊性，实际工作往往也面临着诸多考验和诸多方面影响，所以要充分将所有影响因素和不同状态都考虑到其中，尽可能减少其自身综合影响因素，将所有方案尽可能协调优化。尤其在并网状态运行过程中，其自身净负荷小于蓄电池最小充放电功率，所以在运行过程中，为了进一步提高蓄电池使用寿命，就需要将其储能变换器运行在待机状态。由此可见，在整体运行操作过程中，协调控制及功率分层极为关键、极为重要一部分内容就是在于，要充分将其相关影响因素降至最低，将相关工作有效性进行显著提升，让其自身工作状态等方面内容可以自由有效切换。而当系统净负荷为正时，并网变换器工作在逆变状态，在不断变化过程中，显著令其自身综合工作价值进行提高，将相关影响因素降至最低，提升使用寿命和工作效率。
结束语
储能系统能够使分布式电源很好地被电网接纳，与此同时分布式电源发电系统的电能质量以及可靠性也能得到提升。蓄电池作为储能系统中应用最广泛的储能设备，具有技术成熟、功率密度大等特点。此外，蓄电池功率密度较低，易受分布式电源高频功率冲击，极大影响储能系统寿命，通过引入超级电容与各个蓄电池单元并联，从而缓解高频功率对蓄电池的影响。
参考文献
[1]周志兵,程王峰,朱文慧.微电网中储能系统的建模与控制策略研究[J].电子测试,2017(22):102-103+92.
[2]邢杰,王娟娟,赵闻蕾.考虑储能优化控制策略下的储能装置容量优化研究[J].电器与能效管理技术,2016(24):60-65.
[3]伦振坚,胡轲,郭金川,郭芳.微电网中电池储能系统的容量优化配置方法研究[J].南方能源建设,2015,2(S1):5-9.