謝兼達(dá)，邱曉燕，任立，劉波

(智能電網(wǎng)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(四川大學(xué)電氣信息學(xué)院)， 成都市 610065)

計(jì)及直流配電效益的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置模型

謝兼達(dá)，邱曉燕，任立，劉波

(智能電網(wǎng)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(四川大學(xué)電氣信息學(xué)院)， 成都市 610065)

為了解決在直流配電網(wǎng)下平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置問題，提出了一種以釩電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)為研究對(duì)象的多目標(biāo)容量配置模型。首先，以風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際輸出功率和儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)為指標(biāo)構(gòu)建了風(fēng)電場(chǎng)目標(biāo)功率輸出曲線；然后，分別建立了以計(jì)及直流配電效益的最小年均成本和最大風(fēng)電場(chǎng)輸出功率合格率為目標(biāo)函數(shù)，以荷電狀態(tài)、功率出力等為約束條件的多目標(biāo)容量?jī)?yōu)化配置模型；最后，采用自適應(yīng)遺傳算法求解所建模型。結(jié)果表明，直流配電效益主要體現(xiàn)在降低傳輸損耗帶來的收益，而節(jié)省的換流成本和增加的直流換流站成本影響有限。

直流配電網(wǎng)；混合儲(chǔ)能系統(tǒng)；容量配置；自適應(yīng)遺傳算法

0 引 言

電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到今天，已進(jìn)入第三代即現(xiàn)代電網(wǎng)、廣義的智能電網(wǎng)。未來40年中國電網(wǎng)發(fā)展總體上要完成第二代電網(wǎng)向第三代電網(wǎng)的過渡[1]。直流電網(wǎng)技術(shù)和大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)是第三代電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)技術(shù)，目前國內(nèi)外對(duì)于這兩種重要基礎(chǔ)技術(shù)相結(jié)合的研究還處于剛剛起步階段。

隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，綠色清潔能源的發(fā)展和全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建[2]，用戶的用電方式發(fā)生了較大的改變?，F(xiàn)有的交流配電網(wǎng)面臨線路損耗大、供電走廊緊張，以及電網(wǎng)諧波、電壓順勢(shì)跌落、電壓波動(dòng)和三相不平衡等一系列電能質(zhì)量問題[3]。與之相對(duì)，采用以直流為主導(dǎo)的配電網(wǎng)具有供電容量大、線路損耗小、電能質(zhì)量好、無需無功補(bǔ)償以及便于分布式電源和儲(chǔ)能裝置接入等優(yōu)點(diǎn)[4-7]。近幾年研究人員對(duì)直流配電網(wǎng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性、電壓等級(jí)序列及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都進(jìn)行了一定程度的研究，但是直流配電網(wǎng)作為未來配電網(wǎng)的重要模式，如何為直流配電網(wǎng)的分布式電源配置適當(dāng)容量的儲(chǔ)能設(shè)備仍是直流配電技術(shù)亟待解決的重要問題。

風(fēng)力發(fā)電是分布式電源技術(shù)中發(fā)展和應(yīng)用最成熟的發(fā)電方式，風(fēng)電有助于緩解全球能源危機(jī)和建設(shè)美麗中國。然而，風(fēng)能具有隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性等特點(diǎn)，其波動(dòng)成分相當(dāng)復(fù)雜，除了被轉(zhuǎn)子慣量吸收的波動(dòng)和由電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制補(bǔ)償?shù)牟▌?dòng)外，還需要安裝儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行平抑[8]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過將小容量、高功率比、高循環(huán)壽命和大容量、高能量比的儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行組合，并引入恰當(dāng)?shù)目刂撇呗苑謩e對(duì)功率波動(dòng)中不同時(shí)間特性的功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，能夠得到比單一儲(chǔ)能裝置更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能[9]。為了對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(hybrid energy storage system，HESS)的儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行功率分配，相繼提出了考慮儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)(state of charge, SoC)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)策略[10]、模糊控制策略[11]及專家系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略[9]等，以補(bǔ)償分布式電源的輸出功率波動(dòng)。文獻(xiàn)[12]考慮了釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)給微電網(wǎng)帶來的利潤(rùn)和環(huán)保成本，建立了多目標(biāo)的負(fù)荷優(yōu)化分配模型，討論了儲(chǔ)能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的運(yùn)行情況。文獻(xiàn)[13]基于雨流計(jì)數(shù)法和循環(huán)壽命曲線，建立了計(jì)及電池使用壽命的以儲(chǔ)能裝置年均成本最小為目標(biāo)的容量配置模型。文獻(xiàn)[14]考慮了含儲(chǔ)能系統(tǒng)的微網(wǎng)間博弈，結(jié)合動(dòng)態(tài)回溯模擬方法求解非合作環(huán)境下的各微網(wǎng)的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。上述文獻(xiàn)雖然都對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制或配置問題進(jìn)行了研究，具有很強(qiáng)的參考價(jià)值，但均是基于交流配電網(wǎng)，而沒有考慮直流配電網(wǎng)便于分布式電源和儲(chǔ)能裝置接入的天然優(yōu)勢(shì)。

本文將一階低通濾波算法和滑動(dòng)平均濾波方法引入HESS容量?jī)?yōu)化配置問題，在原有研究的基礎(chǔ)上綜合考慮平抑效果和SoC帶來的影響。將儲(chǔ)能系統(tǒng)在直流配電網(wǎng)下產(chǎn)生的直流配電效益與儲(chǔ)能成本相結(jié)合，與風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的合格率共同作為目標(biāo)函數(shù)，采用自適應(yīng)遺傳算法尋優(yōu)。最后，通過算例驗(yàn)證所提模型的有效性。

1 HESS模型及其控制策略

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于蓄電池和超級(jí)電容的傳統(tǒng)HESS模型中，超級(jí)電容被用于平抑短時(shí)高頻的功率波動(dòng)，從而使蓄電池能工作在平均功率水平，以達(dá)到延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的目的[15]。釩電池(vanadium redox flow battery, VRB)具有容量大、效率高、安全性好、運(yùn)行維護(hù)成本低、選址自由度度大等特點(diǎn)[12]；超級(jí)電容(ultra capacitor, UC)具有功率比高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、可靠性強(qiáng)、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。因此，本文選擇VRB和UC作為容量?jī)?yōu)化配置對(duì)象，討論在直流配電網(wǎng)下平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)的HESS容量配置模型，基于HESS的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure diagram

圖中VRB和UC通過雙向DC-DC換流器直接與直流母線相連，風(fēng)電場(chǎng)則不需要DC/AC換流器和濾波裝置。與交流配電網(wǎng)相比，在直流配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)不用考慮無功功率因素[7]，也不存在靜態(tài)電壓穩(wěn)定性問題[9]，能有效節(jié)省設(shè)備投入，具有較大經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 風(fēng)機(jī)輸出功率參考值的確定

(1)

λt與濾波器的時(shí)間常數(shù)τt的關(guān)系為

(2)

式中Δt為采樣間隔。

λt與HESS中儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)的關(guān)系為

(3)

其中

(4)

1.3 控制策略

HESS中常通過低通濾波器和儲(chǔ)能功率分配來實(shí)現(xiàn)集中控制[16]?？刂频膶?shí)質(zhì)是通過低通濾波器比較風(fēng)機(jī)的輸出功率參考值PWref和實(shí)際輸出功率PW，并根據(jù)各儲(chǔ)能設(shè)備當(dāng)前的SoC，調(diào)整UC和VRB的輸出功率(即PUC和PVRB)，使PWref與平抑后的輸出功率PS(即PW+PUC+PVRB)之差盡量小。采用一階低通濾波算法平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)，得到的HESS在t時(shí)刻的輸出功率為

(5)

式中τ為濾波器的時(shí)間常數(shù)。

由于VRB具有容量大、單位容量?jī)r(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，而UC具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，故采用滑動(dòng)平均濾波方法分配HESS的功率，兩者優(yōu)先權(quán)相同[13]。VRB在t時(shí)刻的輸出功率為

(6)

UC在t時(shí)刻的輸出功率為

(7)

式中T為滑動(dòng)平均濾波時(shí)間常數(shù)。

2 計(jì)及直流配電效益的HESS多目標(biāo)容量?jī)?yōu)化配置模型

2.1 儲(chǔ)能元件的充放電模型

此模型反映了儲(chǔ)能元件在t時(shí)刻的剩余電量與該元件的自放電、充電和放電量的關(guān)系。

(8)

式中：Et和Et-Δt分別為儲(chǔ)能元件在t與t-Δt時(shí)刻的剩余容量；μ是儲(chǔ)能元件單位時(shí)間的自放電系數(shù)；PC、ηD和PD、ηC分別為儲(chǔ)能元件的充放電功率與效率； ΔtC和ΔtD是充放電各自的計(jì)算時(shí)長(zhǎng)。

2.2 容量配置目標(biāo)函數(shù)

HESS的作用主要是對(duì)分布式電源的功率波動(dòng)進(jìn)行平滑，采用直流配電模式一方面換流站相對(duì)于變電站過高的造價(jià)會(huì)增加成本；另一方面也會(huì)節(jié)省大量換流裝置并降低傳輸損耗，帶來經(jīng)濟(jì)效益。

目標(biāo)1：計(jì)及直流配電效益的最小化HESS年均成本。

(9)

其中

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

目標(biāo)2：最大化風(fēng)電場(chǎng)輸出功率合格率。

(15)

其中

(16)

(17)

式中：γi是第i個(gè)時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)輸出功率是否合格的判斷指標(biāo)，1表示合格，0表示不合格；NT是總時(shí)段數(shù);r表示t時(shí)刻經(jīng)平抑后的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的誤差率；ε為r的閾值。

由于2個(gè)目標(biāo)的數(shù)量級(jí)不統(tǒng)一，直接加權(quán)并不具有實(shí)際意義，故先對(duì)2個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行歸一化后再加權(quán)，得到的總目標(biāo)函數(shù)為

(18)

2.3 約束條件

(1)能量守恒約束

(19)

(2)儲(chǔ)能的功率約束

(20)

(21)

(3)儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)約束

(22)

(23)

(4)風(fēng)電場(chǎng)的出力約束

(24)

(5)直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)交互功率約束

(25)

2.4 優(yōu)化算法

(1)編碼產(chǎn)生初始種群。對(duì)4個(gè)變量采用4維、每維30位二進(jìn)制編碼方式，種群規(guī)模為100，進(jìn)化次數(shù)為300。

(2)檢驗(yàn)群體中的所有個(gè)體是否滿足約束條件。通過設(shè)定優(yōu)化變量范圍來滿足不等式約束式(20)—(25)，對(duì)于等式約束式(19)轉(zhuǎn)化為罰函數(shù)計(jì)入目標(biāo)函數(shù)中。

(3)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值。根據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)際輸出功率與參考輸出功率的差值，對(duì)VRB和UC進(jìn)行功率分配，計(jì)算適應(yīng)度值并保留當(dāng)前群體中適應(yīng)度最高的10個(gè)個(gè)體。

(4)采用文獻(xiàn)[17]中提出的自適應(yīng)交叉算子與交叉率調(diào)整公式，提供交叉操作的交叉概率。

(5)采用文獻(xiàn)[17]中提出的自適應(yīng)變異算子與變異率調(diào)整公式，提供變異操作的變異概率。

(6)迭代終止條件判斷。以最大進(jìn)化次數(shù)和最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度值保持連續(xù)不變的最大代數(shù)作為迭代終止條件。若滿足終止迭代條件，則輸出結(jié)果；不滿足則返回步驟(3)繼續(xù)尋優(yōu)。

3 算例分析

以某30MW風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。首先選取典型日的風(fēng)電場(chǎng)出力曲線，根據(jù)式(1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的參考輸出功率曲線，如圖2所示。

圖2 風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際和參考輸出功率曲線Fig.2 Actual and reference output power curves of wind power

假設(shè)上網(wǎng)電價(jià)m為0.52元/(kW·h)[18]，直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)交互功率限值設(shè)為50MW，VRB和UC的初始荷電狀態(tài)值均為0.6，采樣時(shí)間Δt為3min，經(jīng)平抑后的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的誤差率的閾值ε取0.05。為使HESS的使用時(shí)間N達(dá)到20年，VRB更換次數(shù)nVRB取1，UC更換次數(shù)nUC取0。

為了充分考慮成本和風(fēng)電場(chǎng)輸出功率合格率，權(quán)重因子ω取0.5。直流換流站相對(duì)于交流變電站增加的單位功率建設(shè)成本α取700元/kW，中壓直流配電網(wǎng)單位功率換流成本β取800元/kW，直流配電網(wǎng)相較傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)降低的傳輸損耗率δ為5%[6]。在尋優(yōu)計(jì)算中，VRB和UC的具體計(jì)算參數(shù)如表1所示[9,13,19]。

圖3為計(jì)及直流配電效益的HESS的年均成本隨滑動(dòng)平均濾波時(shí)間常數(shù)T的變化情況。由圖3可知，計(jì)及直流配電效益的HESS年均成本隨滑動(dòng)平均濾波時(shí)間常數(shù)T先大幅減少后小幅增加，大約在T=17 min時(shí)取最小值，為了方便計(jì)算取T=15 min，并將全天24小時(shí)均分為96個(gè)時(shí)段。

表1 VRB和UC的具體計(jì)算參數(shù)
Table 1 Specific calculation parameters of VRB and UC

圖3 計(jì)及直流配電效益的HESS年均成本與滑動(dòng)平均濾波時(shí)間常數(shù)的關(guān)系Fig.3 Relationship between average annual cost of HESS considering DC distribution benefit and moving average filtering time constant

圖4是直流配電網(wǎng)HESS在96個(gè)時(shí)段中對(duì)風(fēng)電的平抑效果。從圖中可以看出由VRB和UC組成的HESS不僅適用于交流配電系統(tǒng)也適用于直流配電系統(tǒng)。HESS能夠平抑大部分風(fēng)電隨機(jī)波動(dòng)，使經(jīng)平抑后的風(fēng)電輸出功率盡量接近參考輸出功率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖4 直流配電網(wǎng)HESS對(duì)風(fēng)電的平抑效果Fig.4 HESS smooth effect of wind power in DC power distribution network

4 結(jié) 語

本文研究了基于釩電池和超級(jí)電容的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，在直流配電網(wǎng)下平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)的容量?jī)?yōu)化配置問題，建立了以計(jì)及直流配電效益的年均最小成本和風(fēng)電輸出功率合格率為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化模型。綜合考慮平抑效果和儲(chǔ)能元件荷電狀態(tài)，制定了風(fēng)電場(chǎng)參考輸出功率曲線，通過采用一階低通濾波算法和滑動(dòng)平均濾波方法對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行控制，利用自適應(yīng)遺傳算法尋優(yōu)得到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果。通過對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量配置實(shí)例分析，證明該模型可以較好地平抑風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)，具有較大經(jīng)濟(jì)效益。

[1]周孝信，陳樹勇，魯宗相. 電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望：試論三代電網(wǎng)[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33(22)：1-11. ZHOU Xiaoxin，CHEN Shuyong，LU Zongxiang. Review and prospect for power system development and related technologies: a concept of three-generation power systems[J]. Proceedings of the CSEE，2013，33(22)：1-11.

[2]劉振亞．全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M]．北京：中國電力出版社，2015：271-284.

[3]鄭歡，江道灼，杜翼. 交流配電網(wǎng)與直流配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性比較[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(12)：3368-3374. ZHENG Huan，JIANG Daozhuo，DU Yi. Economic comparison of AC and DC distribution system[J]. Power System Technology，2013，37(12)：3368-3374.

[4]江道灼，鄭歡. 直流配電網(wǎng)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(8)：98-104. JIANG Daozhuo，ZHENG Huan. Research status and developing prospect of DC distribution network[J]. Automation of Electric Power System，2012，36(8)：98-104.

[5]宋強(qiáng)，趙彪，劉文華，等. 智能直流配電網(wǎng)綜述[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33(25)：9-19. SONG Qiang，ZHAO Biao，LIU Wenhua，et al. An overview of research on smart DC distribution power network[J]. Proceedings of the CSEE，2013，33(25)：9-19.

[6]崔福博，郭劍波，荊平，等. 直流配電技術(shù)綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2014，38(3)：556-564. CUI Fubo，GUO Jianbo，JING Ping，et al. A review of DC power distribution technology[J]. Power System Technology，2014，38(3)：556-564.

[7]杜翼，朱克平，尹瑞，等. 基于分布式電源的直流配電網(wǎng)建模與仿真[J]. 電力建設(shè)，2014，35(7)：13-19. DU Yi，ZHU Keping，YIN Rui，et al. Modeling and simulation of DC power distribution network based on distributed generation[J]. Electric Power Construction，2014，35(7)：13-19.

[8]程彬. 含分布式電源的配電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問題研究[D]. 重慶：重慶大學(xué)，2013. CHENG Shan. Study on multi-objective optimization of distribution network with distributed generation[D]. Chongqing：Chongqing University，2013.

[9]江潤(rùn)州，邱曉燕，陳光堂. 風(fēng)電場(chǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置方法[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2015，27(1)：37-47. JIANG Runzhou，QIU Xiaoyan，CHEN Guangtang. Optimal configuration method of hybrid energy storage system for wind farm[J]. Proceedings of the CSU-EPSA，2015，27(1)：37-47.

[10]ABBEY C，STRUNZ K，JOOS G. A knowledge-based approach for control of two-level energy storage for wind energy systems[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion，2009，24(2)：539-547.

[11]丁明，林根德，陳自年，等. 一種適用于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012, 32(7)： 1-6. DING Ming，LIN Gende，CHEN Zinian，et al. A control strategy for hybrid energy storage systems[J]. Proceedings of the CSEE，2012，32(7)：1-6.

[12]陳光堂，邱曉燕，林偉. 含釩電池儲(chǔ)能的微電網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化分配[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，36(5)：85-91. CHEN Guangtang，QIU Xiaoyan，LIN Wei. Optimal load distribution of microgrid with energy storage system composed of Vanadium redox flow battery[J]. Power System Technology，2012，36(5)：85-91.

[13]韓曉娟，程成，籍天明，等. 計(jì)及電池使用壽命的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化模型[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2013，33(34)：91-97. HAN Xiaojuan，CHEN Cheng，JI Tianming，et al. Capacity optimal modeling of hybrid energy storage systems considering battery life[J]. Proceedings of the CSEE，2013，33(34)：91-97.

[14]江潤(rùn)洲，邱曉燕，李丹，等. 含儲(chǔ)能系統(tǒng)的多微網(wǎng)智能配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(12)：3596-3602. JIANG Runzhou，QIU Xiaoyan，LI Dan，et al. Economic operation of smart distribution network containing multi microgrids and energy storage system[J]. Power System Technology，2013，37(12)：3596-3602.

[15]WANG Y，XIANG C，HU S．Design and control strategy for a new hybrid energy storage system[C]// 2014 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition- APEC 2014. Fort Worth：IEEE Industry Applications Society IEEE Power Electronics Society，2014：3401-3405.

[16]XIAO J，WANG P，SETYAWAN L．Hierarchical control of hybrid energy storage system in DC microgrids[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics，2015， 62(8)：4915-4924.

[17]邱曉燕，夏莉麗，李興源. 智能電網(wǎng)建設(shè)中分布式電源的規(guī)劃[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(4)：7-10. QIU Xiaoyan，XIA Lili，LI Xingyuan．Planning of distributed generation in construction of smart grid[J]．Power System Technology，2010，34(4)：7-10．

[18]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì). 國家發(fā)展改革委關(guān)于適當(dāng)調(diào)整陸上風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)的通知：發(fā)改價(jià)格[2014]3008號(hào)[EB/OL].(2014-12-31)[2015-12-18]. http://www.sdpc.gov.cn/gzdt/201501/t20150109_659879.html

[19]廖強(qiáng)強(qiáng)，陸宇東，王棟，等. 發(fā)電側(cè)備用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J]. 電力建設(shè)，2014，35(1)：118-121. LIAO Qiangqiang，LU Yudong，WANG Dong，et al．Technical and economic analysis on energy storage system of standby battery for thermal power plants[J]. Electric Power Construction，2014，35(1)：118-121．

(編輯 張小飛)

Capacity Configuration Model of Hybrid Energy Storage System Considering DC Distribution Benefit

XIE Jianda, QIU Xiaoyan, REN Li, LIU Bo

(Intelligent Electric Power Grid Key Laboratory of Sichuan Province,School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University， Chengdu 610065, China)

To solve the capacity optimal configuration problem of hybrid energy storage system for smoothing wind power fluctuating in the DC power distribution network, this paper proposes the multi-objective capacity configuration model with taking hybrid energy storage system which composed by Vanadium redox flow battery and ultra capacitor as research objects. Firstly, we take the real output of wind power and the charge state of energy storage as indicators to establish the desired output curve of wind power. Then, we construct the multi-objective capacity optimal configuration model which takes the minimum annual cost considering DC distribution benefit and the maximum percent of pass of wind power output power as objective functions, the charge state and power output as constraints. Finally, we adopt adaptive genetic algorithm to solve the proposed model. The results show that DC distribution benefit is mainly reflected in the income of reducing transmission loss, and has a limited impact on saving converter cost and increasing DC converter station cost.

DC distribution network; hybrid energy storage system; capacity configuration; adaptive genetic algorithm

四川省科技支撐項(xiàng)目(2014JY0191)；四川省電力公司科技項(xiàng)目

TM 614;TM 74

A

1000-7229(2016)05-0028-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.05.016

2015-12-18

謝兼達(dá)(1992)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閮?chǔ)能技術(shù)、直流配電網(wǎng);

邱曉燕(1964)，女，教授，博士，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制、智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電及儲(chǔ)能控制技術(shù)等;

任立(1992)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制;

劉波(1991)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橹鲃?dòng)配電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)。