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近年来,在我国能源政策和市场需求的双重驱动下,国内电化学储能装机容量快速增加,在可再生能源并网、辅助服务、电网侧和用户侧的应用增速明显。而电池储能在解决区域配电网内负荷快速增长导致的供电缺口方面的巨大潜力,使得采用分布式电网侧和用户侧储能解决区域配电网供电缺口问题将成为未来一种趋势。由于分布式储能的接入对配电网节点电压及有功损耗产生不利影响,并且电网侧储能与用户侧储能之间存在利益纠葛。因此,有必要对区域配电网内电网侧分布式储能接入配电网问题以及电网侧储能与用户侧储能优化配置问题进行深入研究。
本文的主要工作和研究成果有以下几点:
(1)研究分析储能的收益来源与成本构成,建立了全寿命周期内储能经济性评估模型。从“低储高发”套利、延缓电网设备投资、政府电价补贴、储能回收价值以及初始投资成本及运行维护成本五个方面建立了全寿命周期内电网侧储能成本-效益模型;从降低用户电量电费、减少用户需量电费、政府电价补贴、储能回收价值以及初始投资成本及运行维护成本五个方面建立了全寿命周期内用户侧储能成本-效益模型;最后,对电网侧储能及用户侧储能的电池选型问题进行分析,在此基础上,分析峰谷电价差、储能电池成本和政府补贴电价等关键因素对储能经济性的影响。
(2)提出节点综合灵敏度系数及多分布式储能的序次配置策略。首先对电网侧分布式储能接入配电网问题进行研究,分析了分布式储能接入配电网对有功网损和节点电压的影响;其次,在有功网损灵敏度的基础上,考虑储能充放电特性及储能接入配网对节点电压和有功网损的影响,提出了节点综合灵敏度系数,对电网侧分布式储能接入配电网进行合理性分析;针对多个分布式储能系统接入配电网问题,充分考虑已接入储能对配电网节点电压及有功网损的影响,提出了多分布式储能系统的序次优化配置方法;最后,通过算例对比分析了有功网损灵敏度和节点综合灵敏度系数及序次配置方法在储能配置方面的优缺点。
(3)引入合作博弈理论研究电网侧储能与用户侧储能的合理配置。首先对合作博弈理论进行阐述,并对电网侧储能和用户侧储能之间的利益关系进行分析;其次,根据对电网侧-用户侧储能联盟的合作博弈基本要素的分析,以电网侧-用户侧储能联盟净收益最大为目标函数建立了电网侧-用户侧储能合作博弈优化模型;最后,通过算例对基于合作博弈方法配置电网侧与用户侧储能、传统配置用户侧储能与电网侧储能以及单一配置电网侧储能三种方案下储能充放电策略及储能整体经济性进行对比分析。
本文的主要工作和研究成果有以下几点:
(1)研究分析储能的收益来源与成本构成,建立了全寿命周期内储能经济性评估模型。从“低储高发”套利、延缓电网设备投资、政府电价补贴、储能回收价值以及初始投资成本及运行维护成本五个方面建立了全寿命周期内电网侧储能成本-效益模型;从降低用户电量电费、减少用户需量电费、政府电价补贴、储能回收价值以及初始投资成本及运行维护成本五个方面建立了全寿命周期内用户侧储能成本-效益模型;最后,对电网侧储能及用户侧储能的电池选型问题进行分析,在此基础上,分析峰谷电价差、储能电池成本和政府补贴电价等关键因素对储能经济性的影响。
(2)提出节点综合灵敏度系数及多分布式储能的序次配置策略。首先对电网侧分布式储能接入配电网问题进行研究,分析了分布式储能接入配电网对有功网损和节点电压的影响;其次,在有功网损灵敏度的基础上,考虑储能充放电特性及储能接入配网对节点电压和有功网损的影响,提出了节点综合灵敏度系数,对电网侧分布式储能接入配电网进行合理性分析;针对多个分布式储能系统接入配电网问题,充分考虑已接入储能对配电网节点电压及有功网损的影响,提出了多分布式储能系统的序次优化配置方法;最后,通过算例对比分析了有功网损灵敏度和节点综合灵敏度系数及序次配置方法在储能配置方面的优缺点。
(3)引入合作博弈理论研究电网侧储能与用户侧储能的合理配置。首先对合作博弈理论进行阐述,并对电网侧储能和用户侧储能之间的利益关系进行分析;其次,根据对电网侧-用户侧储能联盟的合作博弈基本要素的分析,以电网侧-用户侧储能联盟净收益最大为目标函数建立了电网侧-用户侧储能合作博弈优化模型;最后,通过算例对基于合作博弈方法配置电网侧与用户侧储能、传统配置用户侧储能与电网侧储能以及单一配置电网侧储能三种方案下储能充放电策略及储能整体经济性进行对比分析。