含储能系统与DSTATCOM的主动配电网协调优化运行探究

摘要：为解决可再生能源接入配电网之后存在的各种问题，确保系统电能质量能够得到有效提高，业界学者开始对含储能系统和配电系统静止同步补偿器（DistributionStaticCompensator，DSTATCOM）主动配电网协调方式方法展开探讨。为确定出最佳协调方式，保证协调优化效果能够达到预期，将通过对协调基本思路的介绍，在对储能系统和DSTATCOM等内容展开深度研究的基础上，对含储能系统与DSTATCOM主动配网协调优化方式方法展开深度研究。期望能够通过对优化方式方法的不断探讨，明确合理优化解决方案，保证可再生能源能够科学接入配电网之中，实现对可再生能源的高质量应用，为我国电力行业绿色化、节能化发展提供可靠助力。

关键词：静止同步补偿器主动配电网可再生能源储能系统

中图分类号：TM73

ExplorationofCoordinatedOptimizationOperationofActiveDistributionNetworkwithEnergyStorageSystemandDSTATCOM

QIANWeiliang1ZHANGYouwang1LIUChuanyi2LIYifan2

1.StateGridHuzhouPowerSupplyCompany，HuzhouCity，ZhejiangProvince，313000China;2.StateGridNariTechnologyCo.，Ltd.，NanjingCity，JiangsuProvince，211100China

Abstract：Inordertosolvevariousproblemsthatexistaftertheintegrationofrenewableenergyintothedistributionnetworkandensuretheeffectiveimprovementofsystempowerquality，industryscholarshavebeguntoexploreactivedistributionnetworkcoordinationmethodsincludingenergystoragesystemsandDistributionStaticCompensators（DSTATCOM）.Inordertodeterminetheoptimalcoordinationmethodandensurethatthecoordinationoptimizationeffectcanachievetheexpectedresults，thearticlewillintroducethebasiccoordinationideasandconductin-depthresearchonthecoordinationoptimizationmethodsofactivedistributionnetworkswithenergystoragesystemsandDSTATCOMbasedonin-depthresearchonenergystoragesystemsandDSTATCOM.Itisexpectedthatthroughcontinuousexplorationofoptimizationmethods，clarifyreasonableoptimizationsolutions，ensurethatrenewableenergycanbescientificallyintegratedintothedistributionnetwork，achievehigh-qualityapplicationofrenewableenergy，andprovidereliableassistanceforthegreenandenergy-savingdevelopmentofChina'spowerindustry.

KeyWords：Staticcompensator;Activedistributionnetwork;Renewableenergy;Energystoragesystem

为解决不可再生资源相对有限问题，确保能源使用能够处于持续性状态，社会加大了对可再生能源的关注和使用力度。但在将可再生能源接入配电网中后，存在对系统电能质量产生影响及容易发生源荷错位等方面的问题。为确保可再生能源使用能够达到最优，开始尝试通过对配电系统静止同步补偿器和储能系统进行应用与优化的方式，完成配电系统协调处理，保证可再生能源使用不会出现问题。

1协调优化基本思路分析

光伏发电及风电等可再生能源的快速发展，为环境持续化发展以及保护工作开展提供了可靠支撑。为确保可再生能源可以在配电网中得到更好的应用，需要对可再生能源随机性及不确定性所造成问题影响进行深度分析，以问题分析为切入点，制订有效处理方案，确保能源能够在配电网中得到合理使用，可以为我国电力事业高质量发展提供有力支持。

就目前可再生能源应用问题来看，主要集中在两个方面：（1）因为受到外界环境和时序影响，导致可再生能源出力受到干扰，发生明显随机性状况，很容易会在大规模并网之后，出现和用电负荷之间产生源荷错位的情况；（2）如果可再生能源瞬时出力相对较大，可能会造成系统发生双向潮流状况，会对系统电能质量产生干扰。为解决可再生能源出力随机以及其他方面问题，需要在并网点设置储能装备，并且运用静止同步补偿器等设备，完成无功补偿处理，降低能源应用对于系统电能质量所造成的干扰，保证系统电能质量能够达到标准要求。提出需要通过对储能系统的应用，完成主动配电网出力优化处理，做好削峰填谷等一系列操作，保证能够对可再生能源出力波动问题形成有效抑制，保证能源消纳效果，以便为相关企业带来更加可观的经济利润。

2DSTATCOM和储能系统

2.1储能系统

储能装置是进行能量储存的装置，主要包括能量管理、能量转换以及能量储存等各部分内容。可以实现对多余电量的有效储存，并在用电高峰时期对其展开应用，达到良好的削峰填谷效果，确保不会出现资源浪费问题，有效提高电能利用率。因为受到可再生能源输出不确定影响，配电系统电能质量会受到相应干扰，所以需要利用储能系统所具有的优势，利用系统解决不可再生能源所存在的不确定性与随机性问题，通过和调控联合系统共同使用的方式，做好多余电量存储和释放，达到对输出功率进行有效稳定的目标。会通过对储能系统的运用，科学展开有功功率调节，保证可再生能源在接入配电网之后，能够得到合理使用。

2.2DSTATCOM

DSTATCOM，即静止同步补偿器，以下简称补偿器。该无功补偿装置，是我国相对较为先进的无功补偿设备，是柔性交流配电系统以及柔性交流输电系统中应用重要组成。将该设备应用到输电系统之中，可以达到有效提高区域电网电能质量的目标，可以对电能质量形成有效控制。该设备应用具有控制精度高、速度较快等方面的优势，可以达到对补偿电流极性等进行有效控制的目标。能够在智能配电和柔性配电的要求之下，完成配电网各项控制操作，为配电网高质量运行提供可靠助力。能够运用无功电流以及公共连接点注入等处理模式，达到对电压偏差以及波动等问题进行有效控制的目标，保证电能质量可以达到切实提升。因为补偿器使用影响因素相对较为繁杂，并不利于后续进行研究，所以在此仅对补偿迹象主动配电网注入无功电流模式进行分析，以便掌握动态无功补偿方式方法，合理设置配电网协调优化方式。

3联合协调优化模型建设

使用补偿装置和储能系统进行主动配电网优化调整过程中，需要按照综合分布式电源处理具体情况，在装置帮助下，科学展开协调优化。合理使用无功资源以及有功资源，做好布局及协调处理。可通过构建联合协调，优化模型的方式，对具体优化协调内容进行模拟，以便通过模拟设置有效方案，做好各项参数细节设计，保证最终协调优化效果能够达到最优。

在具体进行模型建设时，需要做好以下几方面内容设置。

3.1决策变量

需要对分布式电源随机处理情况进行全面分析，按照补偿装置输出无功容量，结合储能系统放电功率，完成决策变量设置。

3.2目标函数

需要对容量、出力值、有功网损等各项内容进行充分分析，明确目标函数之间协调关系，将最大电压偏差、全天有功网损和补偿装置、储能装置运行最小费用作为目标函数，展开补偿装置和储能系统配电网协调优化操作。

3.3约束条件

应按照潮流平衡约束以及节点电压约束等各项约束内容，展开系统约束、补偿器容量约束与储能系统约束各项条件分析，设置最佳约束条件，方便后续进行协调操作。

4协调优化处理

4.1优化算法介绍

运用NSGA-Ⅱ算法展开协调优化，利用算法所具有的变异及交叉等一系列操作，快速完成非支配排序等各项处理，减小计算难度，保证最终计算精准度。按照拥挤距离，做好种群多样性处理，通过引入精英保留策略的方式，实现对采样空间的不断拓展，预防出现个体丢失问题，保证算法鲁棒性及运算速度。通过利用算法展开多目标函数关系处理的方法，确保整体算法运用收敛速度、运算速度等均能够达到要求，可以实现多目标优化处理。

4.2优化算法应用

在运用该算法进行协调优化过程中，需要按照以下步骤，逐步完成各项协调优化操作：（1）将时光序处理参数以及典型日风等参数输入算法之中，输入种群大小和初始电荷状态等各项内容，保证输入数据的完整性和可靠性；（2）利用算法展开初始化种群处理，在采用非支配排序处理之后，运用遗传算法完成变异、选择和交叉操作，得到父代种群，对越界解进行合理处罚；（3）通过选择以及变异等一系列操作，生成子代种群，并且对其中存在的越界解展开处罚处理，将子代种群和父代种群有效融合在一起；（4）对混合之后的种群进行排列，同样按照非支配排序原则进行排布，对每一个支配层个体拥挤速度展开计算，按照拥挤度以及非支配关系具体情况，完成个体父代带种群的选择；（5）对迭代次数是否达到要求进行综合评估，如果满足迭代方面要求，便可以展开下一步操作，如果没有达到要求，则需要从生成种群开始，展开后续处理；（6）完成最优解输出，获得各时段中补偿装置最优出力策略以及固定储能最优充放电策略，确保能够根据策略更好地完成配电网协调处理，保证可再生能源可以在配电网中得到合理使用。

4.3协调优化案例分析

在此将以某节点系统为例，对协调优化具体操作方式方法展开探讨。该节点在以往进行使用时，存在有功网损相对较高以及电压偏差相对较大等方面的问题，无论是维修费用还是运行费用，都没有达到预期标准要求。对于可再生能源使用效果并没有达到理想状态，整体配电网应用还需要不断进行优化和调节。为妥善解决该项问题，节点系统按照系统负荷情况，根据基准负荷数值，在适当节点中接入风电能源，并且完成了风储系统安装。同时，在另一节点中接入光伏电源，安装光储系统。通过对风电处理情况以及光伏出电情况进行深层次分析的方式，根据数值对比分析，展开配电网协调优化处理。

在使用补偿装置和储能装置，展开主动配电网协调优化处理之后，全天有功网损率以及总电压偏差率下降分别为30%和20%，情况如表1所示。表明在经过优化处理之后，可再生能源的使用效果得到有效提高，有功网损问题以及总电压偏差问题均得到有效控制。这表明科学使用储能装置和补偿装置，可以达到对配电网运行进行有效优化和调节的目标，而这也将成为今后可再生能源使用关注重点内容，会通过不断对其进行深入研究和优化，确保整体装置应用效果能够得到不断完善，配电网协调优化效果可以得到有效提高，进而达到高水平电能应用模式。

在利用补偿装置和储能装置进行协调优化处理之后，可以通过对优化前后各时间段电压偏差数值以及有功网损数值的收集和研究，明确在优化之后，各项问题是否得到妥善解决。强调在具体进行优化之前，需要对光伏电源及风电电源接入配电网之后的输出功率进行充分分析，掌握电压偏差具体情况，明确有功网损具体数值。按照数据分析结果，在合理节点完成储能装置的安装，以便利用装置对可再生能源进行合理调配。同时需要辅助补偿装置，对电压偏差和各项问题进行及时调整，保证能够在装置的作用之下，实现对可再生能源输出各项问题的及时处理，确保配电系统整体运行不会出现问题，保证配电网运行质量。

5结语

通过对储能装置和补偿装置的合理使用，可以达到对可再生能源接入配电网中各种问题进行科学处理的目标，能够提升可再生能源使用质量，保证系统电能水平。强调需要通过构建联合协调，优化模型的方式，对全天内储能系统以及补偿装置运行策略进行全方面模拟，根据模拟结果获得可靠方案，以便达到最优运行效果，保证装置优势和价值可以得到充分性发挥，实现预期配电网协调优化目标，确保能够更好地完成可再生能源应用。

参考文献

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