基于整县光伏开发背景下配电网储能配置研究

姚明月

（国网青海省电力公司海南供电公司）

0 引言

光伏分布式发电的间歇性和随机性较强，其储能呈现出电源-负荷的双重特性，既能实现对绿电波动的有效平抑，还能实现削峰填谷。发展光伏分布式发电产业，创新建设电力系统，要促进储能对配电网的深度融入。对此，要基于整县光伏开发背景，深入探究配电网储能配置策略，对储能运行相关问题加以简化，实现对配电网储能配置的优化。

1 整县分布式光伏储能配置模式分析

考虑我国储能站建设实况，整县分布式光伏储能配置主要采用两种模式，一种是集中式模式，另一种是分散式模式，其中分散式储能配置是在中压线路或者台区配置储能。对储能进行配置，能促进变电站减少超承载能力的实际规模，能避免大规模改造电网。依托变电站对储能实施集中配置，难以消除或者缓解台区以及中压配电线路相应的超承载能力问题。分布式光伏对配电网的大量接入会引发电压越限，对此，利用储能配置对中压配电线路、台区等存在的电压越限进行改善。在光伏装机容量相等的情况下，分散式储能配置能避免对变电站、中压配电线路以及台区的大规模改造，还能改善中压配电线路以及台区的电压质量，能促进对调峰矛盾的有效缓解［1］。

将县域电网实际负荷水平作为依据，考虑整县光伏具体容量，合理确定储能配置的具体目的。如果分布式光伏具有较大规模，要通过储能配置对光伏返送导致的电网超载问题加以缓解，同时可以将电网调峰以及调压存在的压力进行缓解。如果分布式光伏容量比当地配电网的最大负荷高，则要通过储能配置就地消纳分布式光伏，实现对电网调峰调压压力的有效缓解。考虑政策和技术因素，测算分布式光伏的储能规模，要将县域电网作为测算主体，并综合考虑电网改造、就地消纳等问题的经济性，合理确定储能配置规模［2］。

将渗透率较高的分布式光伏接入配电网中，受光伏发电具有间歇性功率输出特点的影响，容易引发潮流双向流动，进而导致配电网节点相应的电压分布出现恶化。储能装置能为电压调节提供辅助服务，还能降低配电网运行对大电网功率提出的支撑需求。对配电网实施储能配置，能优化配电网的电压分布，并增强光伏消纳的实际水平。储能电站建设完成后，优先接入办公负荷集中馈线，以有效减少配电网形成的网损，并促进对配电网系统电压的改善，还能实现对电压波动实际水平的有效降低，促进电力系统实现经济可靠运行，保障运行安全［3］。

2 运行评价相关指标

对含有较高渗透率的光伏配电网呈现的运行状态实施定量评价，要综合考虑潮流、峰谷差、网损等维度，构建运行评价相关指标［4］。

（1）潮流阻塞支路次数

式中，KPFB表示潮流阻塞支路次数指标，通过该指标衡量配电网出现潮流阻塞的程度，该指标值与潮流阻塞的严重程度成正比；T表示配电网运行周期具备的总时段数；NB表示支路总数；Stj表示t时段支路j呈现的视在功率；SN表示额定容量；A表示重载功率系数，通常取值为0.8；atj表示t时段支路j呈现潮流阻塞标识变量，当线路出现重过载时，其取值为1，否则其取值为0。

（2）电压越限节点次数

式中，KVV表示电压越限节点次数指标，通过该指标衡量配电网发生电压越限的程度，该指标值与电压越限程度成正比；NN表示电压越限节点总数；Uti表示t时段节点i呈现的电压值；UN表示额定电压；ΔUmax表示电压偏差允许限值，10kV通常取值为0.07p.u.；βti表示t时段节点i呈现的电压越限标识变量，当实际电压大于偏差允许限值时，其取值为1，否则其取值为0。

（3）峰谷差

式中，KPVD表示峰谷差指标，通过该指标衡量配电网峰荷与谷荷二者的差距，该指标值与峰谷差成正比；Pti表示t时段节点i相应的净负荷值。

（4）网损

式中，KPL表示总网损指标，通过该指标衡量配电网形成的有功损耗的实际大小，该指标值与网损成正比；ΔPtj表示t时段支路j相应的有功损耗值。

（5）光伏就地消纳率

式中，KLC表示光伏就地消纳率指标，通过该指标衡量配电网消纳光伏的能力，该指标值越大，意味着光伏出力倒送上级电网越少，该指标与就地消纳程度和配电网绿电消纳能力成正比；Pt，0－1表示t时段首端支路相应的有功功率；φ表示首端支路发生功率倒送时间段集合；Ptk表示t时段光伏k相应的有功出力；NPV表示光伏总数量。

3 储能放电策略

将渗透率较高的绿电接入配电网中，会增强其运行风险。通过储能对风光荷波动进行平抑出力，实现对绿电消纳的促进，优化配电网运行。优化配置储能与配电网运行一般通过嵌套双层寻优方式，涉及复杂的计算，在规划实践中缺乏较强的实用性［5］。对此，要探究简单实用的储能放电策略，为计算分析潮流提供支持。

要通过储能充放电运行实现对配电网产生的净负荷波动的有效平抑，从而实现对光伏消纳的有效促进。在运行正常的情况下，储能出力尽量采用净负荷功率值，若其净负荷为正，则储能实施放电支撑；当净负荷为负时，储能实施充电蓄能，将日间形成的光伏电能剩余量向夜间有效转移，促进消纳，同时，弱化光荷双重波动给配电网造成的负面影响。储能电池具备的容量相对有限，为避免过快耗尽容量，确保对优化运行提供连续支撑，对储能充放电设置出力限值，当净负荷比限值高时，储能以限值出力。在各类不良工况，诸如电压故障、电压越限以及潮流阻塞时，限值无法约束储能出力，允许储能以变流器相应的最大功率出力，并根据运行具体需求确定出力值［6］。

4 时序潮流的计算与分析

根据上文构建的配电网运行评价相关指标和简单实用的储能充放电具体策略，按照如下步骤，计算分析含有光储的配电网相应的时序潮流。 （1）对实际配电网进行转化，构建数学模型，依托该模型实施潮流计算，据此生成各项基础数据，诸如网络拓扑、支路阻抗、节点时序等。同时，将光伏容量、PCS容量、储能电池电量、时序光强、限功率系数等参数输入其中。（2）从运行日场景中选取t时段，作为潮流计算相应的时间断面。（3）对配电网计算净负荷值，并以对净负荷波动实施平抑处理为基础的充放电策略具备的储能出力加以确定［7］。 （4）对配电网实施潮流计算，并做好校验工作，针对越限情形对储能出力加以调整，尽量将越限消除，对场景下时段呈现的潮流各项关键参数，诸如电压、损耗、功率等进行记录［8］。 （5）对全部时段完成计算的情况加以判断，如果完成，则对当前日场景相应的配电网运行各项评价指标进行计算，否则步入下一时段，并重返步骤（2）。（6）对全部日场景计算完成情况进行判断，如果完成，则结束潮流计算，以运行指标为基础，分析配电网运行实际情况，优化储能配置，否则步入下一日场景，并重返步骤（2）。

5 结束语

综上所述，储能对配电网的深度融入是发展新能源和建设新型电力系统的趋势。在整县推进光伏分布式发电开发的背景下，在渗透率较高的区域对储能进行优化配置极为必要。对此，要针对含有较高渗透率的光伏配电网构建运行评价相关指标，探究应用对净负荷波动具有平抑作用的实用性较强的储能充放电策略，并计算分析含有光储的配电网相应的时序潮流。整县大规模开发光伏发电，形成较高的渗透率，光伏接入配电网后，可能引发各类负面问题，诸如电压越限、潮流阻塞、扩大峰谷差、增加网损、增强电压波动性、增加就地消纳绿电的难度等。储能相应的起配渗透率与配电网运行具体要求、馈线负荷参数及其实际水平、光伏运行具体条件等具有密切关系。若常规馈线具有适中的负荷，可以在光伏容量达到80%～100%的渗透率时，对储能加以配置。通过储能配置，能实现对配电网存在的负面问题的有效减轻，所配置的储能容量实际大小与运行优化具体效果成正相关。增加容量会导致投资增长过快，统筹规划储能容量要综合考虑光伏开发实际情况、投资能力、就地消纳具体需求、配电网运行具体要求等因素。若常规馈线不存在严重的负面问题，可实施光伏容量10%的储能配置。