分布式储能系统优化与经济性分析

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日益增长的能源需求使探寻可再生能源在建筑中应用成为人们关注的焦点。分布式光伏-储能系统适用范围广、调度灵活、对电网友好,是建筑中可再生能源应用的发展方向,但系统推广受经济性制约。储能系统优化设计与控制能够改善分布式光伏-储能系统经济性,但需明确各经济性影响因素间主次关系。本文以建筑中并网分布式光伏-储能系统作为研究对象,以系统运行最小电力花费作为目标函数,基于Energyplus能耗模拟软件与数学经验模型获得并网分布式光伏-储能系统运行参数,依据已知运行参数通过Python程序语言实现动态规划方法对储能系统能量的年优化控制管理。以系统收益净现值作为分布式光伏-储能系统经济性评价指标,比较建筑功能、热工设计分区、电网价格信号与蓄电池成本性能参数等系统经济性影响因素在区间内变化对收益净现值影响的权重,并分析了各因素在5个热工分区代表城市中变化对系统净现值的影响。并且,由于控制中存在光伏弃电现象,提出以提高光伏发电自消纳且兼顾经济性的控制策略,以长沙地区为例,分析了不同动态电价、储能容量和单位成本下分布式光伏-储能系统经济性变化与可行域,以及对光伏消耗的影响。本文形成以下主要结论:(1)综合比较各影响因素可知:储能单位容量成本>储能容量>储能循环寿命>动态零售电价>热工设计分区>上网电价>建筑功能>储能充放电功率。储能单位容量成本是系统经济性最重要影响因素,而充放电功率对系统经济性影响较小。(2)分析比较各代表城市系统经济性影响因素权重可知,哈尔滨地区、北京地区和广州地区系统经济性主要受储能容量、单位成本与动态电价影响;长沙地区系统经济性主要受储能单位成本、容量与循环寿命影响;昆明地区系统经济性主要受储能单位成本、容量和上网电价影响。(3)分析系统提高余电利用控制策略下经济性可知,动态电价定价每增加41.5%,系统可盈利区间增加87%,且储能容量设计是系统经济性最主要的决定因素。(4)分析系统提高余电利用控制策略下光伏自消耗率可知,在储能高单位容量成本区间(Ⅱ区间),单位成本变化为主导因素,光伏余电消纳能力随成本降低而增加;在储能低单位容量成本区间(I区间),储能容量成为光伏余电自消纳决定因素,随容量增加光伏自消纳能力增强。
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