含光伏电源的微电网储能控制技术探讨

崔大明++李超++侯庆雷

摘 要：近年来，随着可再生能源开发力度的不断加大，含光伏电源的微电网的应用也得到了重视。而从微电网与主电网交换功率可控的角度出发，通过分析微电网内光伏电源出力预测误差和负荷短期预测误差，就可以完成微电网储能容量的合理配置，并进行微电网交换功率与功率波动的控制，继而实现对微电网的高效利用。因此，该研究对该种微电网储能控制技术进行了分析，以便为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：光伏电源 微电网 储能控制

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0031-02

就目前来看，含光伏电源的微电网已经成为了进行可再生能源利用的重要途径。但在供电可靠性和电能质量方面，微电网的运行仍存在着一定的问题。而采取微电网储能控制技术进行含光伏电源的微电网的运行控制，则可以有效提高微电网运行的可靠性，从而使该种可再生能源利用形式得到有效应用。

1 含光伏电源的微电网储能控制问题分析

在并网运行时，由于使用了具有随机波动性的微电源，含光伏电源的微电网会给配电网带来电压波动、谐波和功率波动等电能质量问题，并且容易出现与主电网功率交换不可控问题。而在孤网运行的过程中，含光伏电源的微电网也会出现功率波动等问题，以至于微电网运行的可靠性受到了影响。而采取储能控制技术可以进行微电网与主电网交换功率的控制，并且改善微电网的电能质量，继而使微电网的运行更加可靠[1]。因为，微电网储能的实现，可以进行功率波动的抑制。作为微电网的后备电源，储能的容量可以根据功率与容量的关系完成配置，从而使微电网运行的功率波动得到抑制，继而维持微电网内功率的稳定。

2 含光伏电源的微电网储能控制技术

2.1 微电网储能容量配置

在含光伏电源的微电网运行的过程中，储能容量能否得到合理配置将直接影响电网运行的可靠性和稳定性。所以，需要完成微电网储能容量的合理配置，以便对电网内功率的稳定性进行有效控制。而微电网储能容量的配置与两方面的因素有关，即光伏出力预测误差和负荷短期预测误差。因此，还要对这两种误差进行分析，以便合理完成储能容量的配置。

从理论上来讲，由于含光伏电源会为微电网内负荷优先供电，所以如果光伏出力预测与负荷预测准确，电网负荷实际需求和光伏实际出力将与预测保持一致。但是，在主电网允许的情况下，光伏电源会进行功率倒送。在微电网内负荷无法完全进行光伏发电输出功率的消纳时，剩余功率将会经交流母线进入到主电网。而在光伏发电无法满足微电网内负荷需求时，主电网又会向微电网提供多余的功率。所以，光伏电源出力应该以满足微电网内负荷需求为标准，将缺额功率与盈余功率与主电网交换。而微电网与主电网的交换功率则为微电网有功负荷与光伏发电输出功率之差[2]。在实际运行中，光伏发电会受到温度、湿度和太阳辐射等多种因素的影响，微电网负荷也会受到气象、预测方法等因素的影响。所以无论是光伏电源出力预测还是微电网负荷变化都具有随机波动性，存在一定的随机预测误差。因此，想要进行微电网与主电网交换功率的控制，还要分析负荷短期预测误差和光伏出力预测误差。

2.2 光伏出力预测与负荷短期预测

光伏电源出力与风速、温度、太阳辐照度和气压等多种因素有关，所以进行光伏出力的预测需要考虑到这些因素，以便对实际光伏出力与预测出力之间的误差进行预测。根据这一误差，则可以进行储能的合理配置，从而通过采取补偿预测误差的方法消除误差给微电网运行带来的不良影响。在采取算法进行出力预测误差的计算时，由于各误差随机变量相对独立，并且服从同概率分布，所以预测误差也将符合正态分布。因此在计算时，可以在误差总体数据中随机抽样获取样本数据，并将误差概率进行正态分布计算。

所谓的负荷短期预测，其实就是对微电网在短期内的电力需求功率进行预测，以便采取适合的储能配置方案进行微电网内功率的有效控制。而预测结果会受到时间、气候和经济等多个因素的干扰，会产生相应的预测误差。相较于微电网负荷实际需求，负荷短期预测误差期望值较小。所以，一旦样本数据够大，误差期望值将趋近零，可以为误差概率分布分许提供便利[3]。在此基础上，利用概率统计理论分析误差的概率分布可以发现，负荷短期预测误差的概率分布接近正态分布，因此可以采取正态分布进行误差概率的计算。

2.3 微电网的储能控制

通过分析微电网光伏出力预测与负荷短期预测的误差，就可以利用区间估计方法进行微电网储能的控制。具体来讲，就是可以采用储能分散配置和集中配置方式进行储能系统的布置，并且进行电网储能容量的配置。其中，分散配置是根据微电网内的光伏电源接入情况进行储能系统的布置，而集中配置是将微电网内的光伏电源当做是一个整体，然后进行储能系统的整体配置。采取分散配置方式进行电网储能的控制，需要分别完成各个光伏电源的出力预测误差分析，并且对电网某一区域的负荷预测误差进行分析。而采取集中配置方式进行电网储能控制，需要分别计算微电网内的光伏电源和负荷，以便计算储能配置的方差。在计算的过程中，需要将微电网光伏电源整体看成是系统“负的负荷”，以便进行预测误差的方差的计算。同样的，微电网内整体负荷短期预测误差的计算也采取同样的方法。但需要注意的是，微电网的光伏电源预测误差与负荷短期预测误差之间并没有联系，可以分别进行分析和计算。

为了利用储能系统进行微电网短期功率波动的抑制，需要以每日有光照时间段为区间进行配置容量的计算。因为，预测误差必然有一定的随机性，容易导致样本误差失信，所以需要对一定置信区间的预测误差进行概率估计，以便获取可信的预测误差期望值。同时，这一期望值可以进行预测误差期望功率的反应，因此可以用于进行储能输出功率的配置。但需要注意的是，想要获取较高的置信水平，就需要进行置信区间宽度的扩大。而这样一来，又容易导致置信区间精确度降低。因此，需要合理进行置信区间宽度的设置，以便得到精确的储能配置容量。而采取这一方法进行储能总配置功率的计算，可以获得精确的配置值，从而有利于实现含光伏电源的微电网运行的经济效益[4]。此外，采取这一方法完成微电网储能容量的配置，也可以进行微电网与主电网功率交换的精确控制，并使微电网运行时产生的功率波动得到较好的抑制。

3 结语

总而言之，在含光伏电源的微电网并网运行或孤网运行的过程中，需要合理进行电网的储能配置，以便对微电网与主电网交换功率和功率波动进行有效控制。因此，该研究 对含光伏电源的微电网储能控制技术展开的探讨，可以为维持电网的稳定运行提供技术指导。

参考文献

[1] 谭兴国.微电网复合储能柔性控制技术与容量优化配置[D].济南：山东大学，2014.

[2] 韩民晓，王皓界.直流微电网棗未来供用电领域的重要模式[J].电气工程学报，2015（5）：1-9.

[3] 李斌，宝海龙，郭力.光储微电网孤岛系统的储能控制策略[J].电力自动化设备，2014，34（3）：8-15.

[4] 牛焕娜，罗希，杨明皓.基于储能水平控制的微电网能量优化调度[J].农业工程学报，2014（10）：122-130.