分布式光伏消纳的微电网群共享储能配置策略研究附Matlab代码-优快云博客

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🔥 内容介绍

随着全球能源结构的转型，可再生能源尤其是分布式光伏（Distributed Photovoltaics, DPV）的渗透率持续攀升。然而，光伏发电的间歇性、波动性和地域性给传统电力系统的稳定运行带来了严峻挑战，尤其是在微电网（Microgrid, MG）这一电力系统的末梢单元中。微电网群（Multiple Microgrids, MMG）作为连接用户与大电网的重要纽带，其内部分布式光伏的高效消纳是提升能源利用效率、保障供电可靠性、降低碳排放的关键。本文聚焦于微电网群环境下，利用共享储能系统（Shared Energy Storage System, SESS）来优化分布式光伏消纳的配置策略。通过深入分析分布式光伏的出力特性、微电网群的运行模式以及共享储能的优势，本文旨在提出并探讨一套科学有效的共享储能配置策略，以期最大化微电网群内部分布式光伏的消纳能力，同时提升系统的经济性、稳定性和灵活性。研究内容将涵盖模型构建、算法设计、以及多目标优化等方面，为分布式光伏大规模并网背景下的微电网群能源管理提供理论支撑和实践指导。

关键词：分布式光伏；微电网群；共享储能；消纳；配置策略；优化；能源管理

1. 引言

近年来，全球范围内对气候变化和能源安全的关注不断加剧，推动了以光伏、风电等为代表的可再生能源的蓬勃发展。分布式光伏作为一种清洁、可再生的能源形式，因其安装灵活、环境友好等特点，在建筑屋顶、工业厂房等领域得到了广泛应用，极大地改变了传统的集中式电力生产模式。分布式光伏的普及在为电力系统注入活力的同时，也带来了并网挑战。其出力的随机性和波动性导致电网的频率、电压稳定性受到影响，尤其是在用户侧渗透率较高的区域，可能出现“弃光”现象，造成能源浪费。

微电网作为由负荷和微电源组成的自治系统，为解决分布式能源并网问题提供了有效的解决方案。微电网可以在并网模式下与大电网进行能量交换，也可以在孤岛模式下独立运行，提高了供电的可靠性和灵活性。然而，单个微电网内部的分布式光伏消纳能力受限于本地负荷、储能容量和并网容量等因素。当微电网群内部各单元的分布式光伏出力和负荷特性存在差异时，通过微电网之间的能量互济，可以进一步提升整个群体的能源利用效率。

储能技术是克服可再生能源间歇性和波动性的关键。传统的储能系统通常配置在单一电源侧或负荷侧，其利用效率受限于特定场景。而共享储能作为一种新型的储能应用模式，通过在多个微电网或负荷之间共享储能容量和功率，可以实现储能资源的集约化利用和优化调度。在微电网群环境下，共享储能能够有效地平抑不同微电网单元的分布式光伏出力波动，促进内部能量的跨时空转移和共享，从而显著提升分布式光伏的整体消纳水平。

因此，深入研究分布式光伏消纳的微电网群共享储能配置策略具有重要的理论意义和实际价值。本研究旨在系统地分析微电网群中分布式光伏的消纳需求，探讨共享储能的功能和优势，并在此基础上提出并优化共享储能的配置策略，以期为分布式光伏在微电网群中的高效利用提供科学指导。

2. 分布式光伏在微电网群中的消纳挑战

微电网群内部分布式光伏的大规模接入，带来了以下主要的消纳挑战：

出力波动性和不确定性：
分布式光伏的出力受天气、季节、时间等多种因素影响，具有显著的波动性和不确定性。这种随机性使得预测和调度变得困难，容易导致电力供需失衡。在微电网群中，不同地理位置和朝向的光伏面板可能具有不同的出力特性，加剧了整体出力的波动性。
峰谷失配：
分布式光伏出力通常在中午时段达到峰值，而负荷需求可能在早晚高峰。这种出力与负荷的峰谷失配导致光伏发电的高峰时段可能出现盈余，低谷时段出现不足，从而影响了光伏发电的自发自用比例。在微电网群中，各微电网单元的负荷模式和光伏出力模式可能存在差异，使得整体的峰谷失配问题更为复杂。
输配电容量限制：
微电网与大电网之间的并网点容量以及微电网内部线路容量可能限制了光伏的输送能力。当光伏出力超出本地负荷需求和输配电容量限制时，多余的电量无法有效输送或存储，导致弃光。
电网稳定性问题：
大规模的分布式光伏接入可能引起微电网内部的电压、频率波动，甚至在孤岛模式下影响系统的稳定运行。这种不稳定因素对供电质量和设备安全构成威胁。
经济性挑战：
虽然分布式光伏发电成本较低，但其出力波动性和不确定性增加了系统的运行和维护成本。为了应对这些挑战，可能需要额外的调峰电源、输电线路扩容等投入，影响了光伏发电的整体经济效益。

在微电网群环境下，这些挑战相互耦合，使得分布式光伏的消纳问题更为复杂。不同微电网单元之间的能量互济虽然可以缓解部分问题，但若缺乏有效的协调和控制机制，也可能导致新的调度难题。因此，有必要引入储能技术，并以共享的形式加以优化配置，以应对上述挑战。

3. 共享储能在微电网群分布式光伏消纳中的作用与优势

共享储能系统通过在多个微电网单元之间共用一套储能设备，可以实现储能资源的集中管理和灵活调度。相比于传统的分布式储能，共享储能在微电网群分布式光伏消纳中具有以下显著的作用和优势：

平抑分布式光伏出力波动：
共享储能可以将多个微电网单元的光伏出力波动进行聚合和平抑。当某个微电网的光伏出力高于本地负荷时，多余的电量可以存储到共享储能中；当某个微电网的光伏出力低于本地负荷时，共享储能可以释放能量进行补充。这种跨区域、跨时段的能量调度能够有效减少整体光伏出力的波动性，提升系统稳定性。
促进能量在微电网群内的优化转移：
共享储能为微电网群内部的能量互济提供了物理基础。通过智能调度，可以将光伏富余区域的电量通过共享储能输送到光伏不足区域，实现能源的就地消纳和跨区域转移，最大化微电网群内部的能源利用效率。
提升分布式光伏的自发自用比例：
共享储能可以有效地吸收光伏峰值时段的盈余电量，并在负荷高峰时段释放，减少对大电网的依赖，提高分布式光伏的自发自用比例，降低用户的用电成本。
提高系统经济性：
共享储能避免了在每个微电网单元独立配置储能带来的重复投资和资源浪费。通过共享，可以降低单位储能容量的投资成本，同时通过优化调度，提高储能系统的利用率，从而提升整个微电网群的经济效益。
增加系统灵活性：
共享储能可以为微电网群提供调峰、调频、备用容量等辅助服务，增强系统的灵活性和对突发事件的应对能力。在孤岛模式下，共享储能可以为微电网群提供稳定的电源支撑，保障供电可靠性。
降低弃光率：
共享储能能够有效地吸收和储存多余的光伏电量，减少因出力过剩而导致的弃光现象，提高了光伏发电的利用效率，符合国家对可再生能源消纳的政策要求。