東南大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員姜子卿、徐青山，在2015年第1期《電工電氣》雜志上撰文，如何削弱沖擊負(fù)荷對(duì)微電網(wǎng)的沖擊是微電網(wǎng)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)沖擊負(fù)荷特性的分析，選用超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能裝置，利用儲(chǔ)能來(lái)平抑功率的沖擊，并提出了基于頻譜分析的儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化方法。由算例分析可以看出，該方法可以兼顧電網(wǎng)的供電可靠性和儲(chǔ)能成本的經(jīng)濟(jì)性。
近年來(lái)，微電網(wǎng)憑借其投資少、見(jiàn)效快、機(jī)動(dòng)靈活、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。微電網(wǎng)潛力巨大，發(fā)展十分迅速，但由于其發(fā)展時(shí)間較短，且與大電網(wǎng)具有明顯的不同，故在許多方面仍然存在一些問(wèn)題。
隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大容量波動(dòng)性負(fù)荷相繼出現(xiàn)，對(duì)電網(wǎng)的承受能力和穩(wěn)定性提出了更高的要求。而微電網(wǎng)由于其本身的特點(diǎn)，系統(tǒng)慣性小，阻尼不足，不具備大電網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力，在能量需求變化的瞬間，分布式電源無(wú)法滿(mǎn)足需要，所以微電網(wǎng)需要依賴(lài)儲(chǔ)能裝置(ESS，Energy StorageSystem)來(lái)達(dá)到能量平衡[1]。儲(chǔ)能對(duì)于帶有沖擊性負(fù)荷的微電網(wǎng)來(lái)說(shuō)尤為重要。
學(xué)術(shù)界對(duì)于沖擊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)造成的影響的研究早已開(kāi)始。參考文獻(xiàn)[2]分析了大型軋鋼廠(chǎng)沖擊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)頻率的影響；參考文獻(xiàn)[3]分析了超高功率電弧爐沖擊負(fù)荷造成的電壓波動(dòng)，并通過(guò)配置無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)抑制波動(dòng)；參考文獻(xiàn)[4]則通過(guò)基于屬性的控制方式來(lái)平抑功率的波動(dòng)，減少?zèng)_擊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的影響；參考文獻(xiàn)[5]提出了一種計(jì)及沖擊時(shí)間不確定性的分析煉鋼廠(chǎng)沖擊負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)影響的新方法。
此外，和微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量配置相關(guān)的研究也已展開(kāi)，并取得了一些成果。參考文獻(xiàn)[6]提出了基于飽和控制理論的儲(chǔ)能裝置容量配置方法；參考文獻(xiàn)[7]研究了用于電網(wǎng)削峰填谷的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)估；參考文獻(xiàn)[8]提出了用于短期電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量估算法。
由此可以看出，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于沖擊負(fù)荷的研究主要針對(duì)大電網(wǎng)而言，而對(duì)儲(chǔ)能配置的研究則集中在在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)方面，對(duì)沖擊負(fù)荷場(chǎng)景下儲(chǔ)能容量配置的研究還比較少。
本文在分析了沖擊負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上，選擇超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置，并以?xún)?chǔ)能容量最小為優(yōu)化目標(biāo)，研究沖擊負(fù)荷場(chǎng)景下微電網(wǎng)儲(chǔ)能的容量?jī)?yōu)化配置方法。
結(jié)語(yǔ)
為了減輕沖擊負(fù)荷對(duì)微電網(wǎng)造成的不良影響，提高微電網(wǎng)運(yùn)行的供電可靠性和抗干擾性，本文通過(guò)配置儲(chǔ)能的方式來(lái)平抑功率的沖擊，進(jìn)而提出了針對(duì)沖擊負(fù)荷的ESS額定功率和容量確定方法。
通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，利用ESS補(bǔ)償高頻分量，以功率波動(dòng)率為控制目標(biāo)，同時(shí)考慮了實(shí)際運(yùn)行中的SOC約束和儲(chǔ)能裝置連續(xù)運(yùn)行約束，使補(bǔ)償后的功率曲線(xiàn)相對(duì)平滑，從而減輕了其對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊影響。
算例分析表明，本文提出的以超級(jí)電容器儲(chǔ)能的方法能夠以較小的成本獲得較好的補(bǔ)償效果，兼顧充放電效率、使用壽命等方面，同時(shí)又能避免對(duì)環(huán)境造成污染。
另外，由于蓄電池能量密度大但響應(yīng)速度慢，超級(jí)電容器功率密度大且響應(yīng)速度快。實(shí)際應(yīng)用中，還可以使用蓄電池和超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能的方式，使兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，蓄電池給超級(jí)電容器供電，而超級(jí)電容器用于快速補(bǔ)償沖擊負(fù)荷，獲得更好的補(bǔ)償效果和可靠性。
