崔大明++李超++侯慶雷

摘 要：近年來，隨著可再生能源開發(fā)力度的不斷加大，含光伏電源的微電網(wǎng)的應用也得到了重視。而從微電網(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率可控的角度出發(fā)，通過分析微電網(wǎng)內(nèi)光伏電源出力預測誤差和負荷短期預測誤差，就可以完成微電網(wǎng)儲能容量的合理配置，并進行微電網(wǎng)交換功率與功率波動的控制，繼而實現(xiàn)對微電網(wǎng)的高效利用。因此，該研究對該種微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)進行了分析，以便為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：光伏電源 微電網(wǎng) 儲能控制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0031-02

就目前來看，含光伏電源的微電網(wǎng)已經(jīng)成為了進行可再生能源利用的重要途徑。但在供電可靠性和電能質(zhì)量方面，微電網(wǎng)的運行仍存在著一定的問題。而采取微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)進行含光伏電源的微電網(wǎng)的運行控制，則可以有效提高微電網(wǎng)運行的可靠性，從而使該種可再生能源利用形式得到有效應用。

1 含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制問題分析

在并網(wǎng)運行時，由于使用了具有隨機波動性的微電源，含光伏電源的微電網(wǎng)會給配電網(wǎng)帶來電壓波動、諧波和功率波動等電能質(zhì)量問題，并且容易出現(xiàn)與主電網(wǎng)功率交換不可控問題。而在孤網(wǎng)運行的過程中，含光伏電源的微電網(wǎng)也會出現(xiàn)功率波動等問題，以至于微電網(wǎng)運行的可靠性受到了影響。而采取儲能控制技術(shù)可以進行微電網(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率的控制，并且改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，繼而使微電網(wǎng)的運行更加可靠[1]。因為，微電網(wǎng)儲能的實現(xiàn)，可以進行功率波動的抑制。作為微電網(wǎng)的后備電源，儲能的容量可以根據(jù)功率與容量的關(guān)系完成配置，從而使微電網(wǎng)運行的功率波動得到抑制，繼而維持微電網(wǎng)內(nèi)功率的穩(wěn)定。

2 含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)

2.1 微電網(wǎng)儲能容量配置

在含光伏電源的微電網(wǎng)運行的過程中，儲能容量能否得到合理配置將直接影響電網(wǎng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。所以，需要完成微電網(wǎng)儲能容量的合理配置，以便對電網(wǎng)內(nèi)功率的穩(wěn)定性進行有效控制。而微電網(wǎng)儲能容量的配置與兩方面的因素有關(guān)，即光伏出力預測誤差和負荷短期預測誤差。因此，還要對這兩種誤差進行分析，以便合理完成儲能容量的配置。

從理論上來講，由于含光伏電源會為微電網(wǎng)內(nèi)負荷優(yōu)先供電，所以如果光伏出力預測與負荷預測準確，電網(wǎng)負荷實際需求和光伏實際出力將與預測保持一致。但是，在主電網(wǎng)允許的情況下，光伏電源會進行功率倒送。在微電網(wǎng)內(nèi)負荷無法完全進行光伏發(fā)電輸出功率的消納時，剩余功率將會經(jīng)交流母線進入到主電網(wǎng)。而在光伏發(fā)電無法滿足微電網(wǎng)內(nèi)負荷需求時，主電網(wǎng)又會向微電網(wǎng)提供多余的功率。所以，光伏電源出力應該以滿足微電網(wǎng)內(nèi)負荷需求為標準，將缺額功率與盈余功率與主電網(wǎng)交換。而微電網(wǎng)與主電網(wǎng)的交換功率則為微電網(wǎng)有功負荷與光伏發(fā)電輸出功率之差[2]。在實際運行中，光伏發(fā)電會受到溫度、濕度和太陽輻射等多種因素的影響，微電網(wǎng)負荷也會受到氣象、預測方法等因素的影響。所以無論是光伏電源出力預測還是微電網(wǎng)負荷變化都具有隨機波動性，存在一定的隨機預測誤差。因此，想要進行微電網(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率的控制，還要分析負荷短期預測誤差和光伏出力預測誤差。

2.2 光伏出力預測與負荷短期預測

光伏電源出力與風速、溫度、太陽輻照度和氣壓等多種因素有關(guān)，所以進行光伏出力的預測需要考慮到這些因素，以便對實際光伏出力與預測出力之間的誤差進行預測。根據(jù)這一誤差，則可以進行儲能的合理配置，從而通過采取補償預測誤差的方法消除誤差給微電網(wǎng)運行帶來的不良影響。在采取算法進行出力預測誤差的計算時，由于各誤差隨機變量相對獨立，并且服從同概率分布，所以預測誤差也將符合正態(tài)分布。因此在計算時，可以在誤差總體數(shù)據(jù)中隨機抽樣獲取樣本數(shù)據(jù)，并將誤差概率進行正態(tài)分布計算。

所謂的負荷短期預測，其實就是對微電網(wǎng)在短期內(nèi)的電力需求功率進行預測，以便采取適合的儲能配置方案進行微電網(wǎng)內(nèi)功率的有效控制。而預測結(jié)果會受到時間、氣候和經(jīng)濟等多個因素的干擾，會產(chǎn)生相應的預測誤差。相較于微電網(wǎng)負荷實際需求，負荷短期預測誤差期望值較小。所以，一旦樣本數(shù)據(jù)夠大，誤差期望值將趨近零，可以為誤差概率分布分許提供便利[3]。在此基礎上，利用概率統(tǒng)計理論分析誤差的概率分布可以發(fā)現(xiàn)，負荷短期預測誤差的概率分布接近正態(tài)分布，因此可以采取正態(tài)分布進行誤差概率的計算。

2.3 微電網(wǎng)的儲能控制

通過分析微電網(wǎng)光伏出力預測與負荷短期預測的誤差，就可以利用區(qū)間估計方法進行微電網(wǎng)儲能的控制。具體來講，就是可以采用儲能分散配置和集中配置方式進行儲能系統(tǒng)的布置，并且進行電網(wǎng)儲能容量的配置。其中，分散配置是根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)的光伏電源接入情況進行儲能系統(tǒng)的布置，而集中配置是將微電網(wǎng)內(nèi)的光伏電源當做是一個整體，然后進行儲能系統(tǒng)的整體配置。采取分散配置方式進行電網(wǎng)儲能的控制，需要分別完成各個光伏電源的出力預測誤差分析，并且對電網(wǎng)某一區(qū)域的負荷預測誤差進行分析。而采取集中配置方式進行電網(wǎng)儲能控制，需要分別計算微電網(wǎng)內(nèi)的光伏電源和負荷，以便計算儲能配置的方差。在計算的過程中，需要將微電網(wǎng)光伏電源整體看成是系統(tǒng)“負的負荷”，以便進行預測誤差的方差的計算。同樣的，微電網(wǎng)內(nèi)整體負荷短期預測誤差的計算也采取同樣的方法。但需要注意的是，微電網(wǎng)的光伏電源預測誤差與負荷短期預測誤差之間并沒有聯(lián)系，可以分別進行分析和計算。

為了利用儲能系統(tǒng)進行微電網(wǎng)短期功率波動的抑制，需要以每日有光照時間段為區(qū)間進行配置容量的計算。因為，預測誤差必然有一定的隨機性，容易導致樣本誤差失信，所以需要對一定置信區(qū)間的預測誤差進行概率估計，以便獲取可信的預測誤差期望值。同時，這一期望值可以進行預測誤差期望功率的反應，因此可以用于進行儲能輸出功率的配置。但需要注意的是，想要獲取較高的置信水平，就需要進行置信區(qū)間寬度的擴大。而這樣一來，又容易導致置信區(qū)間精確度降低。因此，需要合理進行置信區(qū)間寬度的設置，以便得到精確的儲能配置容量。而采取這一方法進行儲能總配置功率的計算，可以獲得精確的配置值，從而有利于實現(xiàn)含光伏電源的微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益[4]。此外，采取這一方法完成微電網(wǎng)儲能容量的配置，也可以進行微電網(wǎng)與主電網(wǎng)功率交換的精確控制，并使微電網(wǎng)運行時產(chǎn)生的功率波動得到較好的抑制。

3 結(jié)語

總而言之，在含光伏電源的微電網(wǎng)并網(wǎng)運行或孤網(wǎng)運行的過程中，需要合理進行電網(wǎng)的儲能配置，以便對微電網(wǎng)與主電網(wǎng)交換功率和功率波動進行有效控制。因此，該研究 對含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)展開的探討，可以為維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供技術(shù)指導。

參考文獻

[1] 譚興國.微電網(wǎng)復合儲能柔性控制技術(shù)與容量優(yōu)化配置[D].濟南：山東大學，2014.

[2] 韓民曉，王皓界.直流微電網(wǎng)棗未來供用電領(lǐng)域的重要模式[J].電氣工程學報，2015（5）：1-9.

[3] 李斌，寶海龍，郭力.光儲微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)的儲能控制策略[J].電力自動化設備，2014，34（3）：8-15.

[4] 牛煥娜，羅希，楊明皓.基于儲能水平控制的微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2014（10）：122-130.