摘要：為解決可再生能源接入配電網(wǎng)之后存在的各種問題，確保系統(tǒng)電能質(zhì)量能夠得到有效提高，業(yè)界學(xué)者開始對含儲能系統(tǒng)和配電系統(tǒng)靜止同步補償器（DistributionStaticCompensator，DSTATCOM）主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)方式方法展開探討。為確定出最佳協(xié)調(diào)方式，保證協(xié)調(diào)優(yōu)化效果能夠達到預(yù)期，將通過對協(xié)調(diào)基本思路的介紹，在對儲能系統(tǒng)和DSTATCOM等內(nèi)容展開深度研究的基礎(chǔ)上，對含儲能系統(tǒng)與DSTATCOM主動配網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方式方法展開深度研究。期望能夠通過對優(yōu)化方式方法的不斷探討，明確合理優(yōu)化解決方案，保證可再生能源能夠科學(xué)接入配電網(wǎng)之中，實現(xiàn)對可再生能源的高質(zhì)量應(yīng)用，為我國電力行業(yè)綠色化、節(jié)能化發(fā)展提供可靠助力。

關(guān)鍵詞：靜止同步補償器主動配電網(wǎng)可再生能源儲能系統(tǒng)

中圖分類號：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

為解決不可再生資源相對有限問題，確保能源使用能夠處于持續(xù)性狀態(tài)，社會加大了對可再生能源的關(guān)注和使用力度。但在將可再生能源接入配電網(wǎng)中后，存在對系統(tǒng)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響及容易發(fā)生源荷錯位等方面的問題。為確?？稍偕茉词褂媚軌蜻_到最優(yōu)，開始嘗試通過對配電系統(tǒng)靜止同步補償器和儲能系統(tǒng)進行應(yīng)用與優(yōu)化的方式，完成配電系統(tǒng)協(xié)調(diào)處理，保證可再生能源使用不會出現(xiàn)問題。

1協(xié)調(diào)優(yōu)化基本思路分析

光伏發(fā)電及風(fēng)電等可再生能源的快速發(fā)展，為環(huán)境持續(xù)化發(fā)展以及保護工作開展提供了可靠支撐。為確?？稍偕茉纯梢栽谂潆娋W(wǎng)中得到更好的應(yīng)用，需要對可再生能源隨機性及不確定性所造成問題影響進行深度分析，以問題分析為切入點，制訂有效處理方案，確保能源能夠在配電網(wǎng)中得到合理使用，可以為我國電力事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支持。

就目前可再生能源應(yīng)用問題來看，主要集中在兩個方面：（1）因為受到外界環(huán)境和時序影響，導(dǎo)致可再生能源出力受到干擾，發(fā)生明顯隨機性狀況，很容易會在大規(guī)模并網(wǎng)之后，出現(xiàn)和用電負荷之間產(chǎn)生源荷錯位的情況；（2）如果可再生能源瞬時出力相對較大，可能會造成系統(tǒng)發(fā)生雙向潮流狀況，會對系統(tǒng)電能質(zhì)量產(chǎn)生干擾。為解決可再生能源出力隨機以及其他方面問題，需要在并網(wǎng)點設(shè)置儲能裝備，并且運用靜止同步補償器等設(shè)備，完成無功補償處理，降低能源應(yīng)用對于系統(tǒng)電能質(zhì)量所造成的干擾，保證系統(tǒng)電能質(zhì)量能夠達到標(biāo)準(zhǔn)要求。提出需要通過對儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，完成主動配電網(wǎng)出力優(yōu)化處理，做好削峰填谷等一系列操作，保證能夠?qū)稍偕茉闯隽Σ▌訂栴}形成有效抑制，保證能源消納效果，以便為相關(guān)企業(yè)帶來更加可觀的經(jīng)濟利潤。

2DSTATCOM和儲能系統(tǒng)

2.1儲能系統(tǒng)

儲能裝置是進行能量儲存的裝置，主要包括能量管理、能量轉(zhuǎn)換以及能量儲存等各部分內(nèi)容?？梢詫崿F(xiàn)對多余電量的有效儲存，并在用電高峰時期對其展開應(yīng)用，達到良好的削峰填谷效果，確保不會出現(xiàn)資源浪費問題，有效提高電能利用率。因為受到可再生能源輸出不確定影響，配電系統(tǒng)電能質(zhì)量會受到相應(yīng)干擾，所以需要利用儲能系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢，利用系統(tǒng)解決不可再生能源所存在的不確定性與隨機性問題，通過和調(diào)控聯(lián)合系統(tǒng)共同使用的方式，做好多余電量存儲和釋放，達到對輸出功率進行有效穩(wěn)定的目標(biāo)。會通過對儲能系統(tǒng)的運用，科學(xué)展開有功功率調(diào)節(jié)，保證可再生能源在接入配電網(wǎng)之后，能夠得到合理使用。

2.2DSTATCOM

DSTATCOM，即靜止同步補償器，以下簡稱補償器。該無功補償裝置，是我國相對較為先進的無功補償設(shè)備，是柔性交流配電系統(tǒng)以及柔性交流輸電系統(tǒng)中應(yīng)用重要組成。將該設(shè)備應(yīng)用到輸電系統(tǒng)之中，可以達到有效提高區(qū)域電網(wǎng)電能質(zhì)量的目標(biāo)，可以對電能質(zhì)量形成有效控制。該設(shè)備應(yīng)用具有控制精度高、速度較快等方面的優(yōu)勢，可以達到對補償電流極性等進行有效控制的目標(biāo)。能夠在智能配電和柔性配電的要求之下，完成配電網(wǎng)各項控制操作，為配電網(wǎng)高質(zhì)量運行提供可靠助力。能夠運用無功電流以及公共連接點注入等處理模式，達到對電壓偏差以及波動等問題進行有效控制的目標(biāo)，保證電能質(zhì)量可以達到切實提升。因為補償器使用影響因素相對較為繁雜，并不利于后續(xù)進行研究，所以在此僅對補償跡象主動配電網(wǎng)注入無功電流模式進行分析，以便掌握動態(tài)無功補償方式方法，合理設(shè)置配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方式。

3聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化模型建設(shè)

使用補償裝置和儲能系統(tǒng)進行主動配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整過程中，需要按照綜合分布式電源處理具體情況，在裝置幫助下，科學(xué)展開協(xié)調(diào)優(yōu)化。合理使用無功資源以及有功資源，做好布局及協(xié)調(diào)處理?？赏ㄟ^構(gòu)建聯(lián)合協(xié)調(diào)，優(yōu)化模型的方式，對具體優(yōu)化協(xié)調(diào)內(nèi)容進行模擬，以便通過模擬設(shè)置有效方案，做好各項參數(shù)細節(jié)設(shè)計，保證最終協(xié)調(diào)優(yōu)化效果能夠達到最優(yōu)。

在具體進行模型建設(shè)時，需要做好以下幾方面內(nèi)容設(shè)置。

3.1決策變量

需要對分布式電源隨機處理情況進行全面分析，按照補償裝置輸出無功容量，結(jié)合儲能系統(tǒng)放電功率，完成決策變量設(shè)置。

3.2目標(biāo)函數(shù)

需要對容量、出力值、有功網(wǎng)損等各項內(nèi)容進行充分分析，明確目標(biāo)函數(shù)之間協(xié)調(diào)關(guān)系，將最大電壓偏差、全天有功網(wǎng)損和補償裝置、儲能裝置運行最小費用作為目標(biāo)函數(shù)，展開補償裝置和儲能系統(tǒng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化操作。

3.3約束條件

應(yīng)按照潮流平衡約束以及節(jié)點電壓約束等各項約束內(nèi)容，展開系統(tǒng)約束、補償器容量約束與儲能系統(tǒng)約束各項條件分析，設(shè)置最佳約束條件，方便后續(xù)進行協(xié)調(diào)操作。

4協(xié)調(diào)優(yōu)化處理

4.1優(yōu)化算法介紹

運用NSGA-Ⅱ算法展開協(xié)調(diào)優(yōu)化，利用算法所具有的變異及交叉等一系列操作，快速完成非支配排序等各項處理，減小計算難度，保證最終計算精準(zhǔn)度。按照擁擠距離，做好種群多樣性處理，通過引入精英保留策略的方式，實現(xiàn)對采樣空間的不斷拓展，預(yù)防出現(xiàn)個體丟失問題，保證算法魯棒性及運算速度。通過利用算法展開多目標(biāo)函數(shù)關(guān)系處理的方法，確保整體算法運用收斂速度、運算速度等均能夠達到要求，可以實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化處理。

4.2優(yōu)化算法應(yīng)用

在運用該算法進行協(xié)調(diào)優(yōu)化過程中，需要按照以下步驟，逐步完成各項協(xié)調(diào)優(yōu)化操作：（1）將時光序處理參數(shù)以及典型日風(fēng)等參數(shù)輸入算法之中，輸入種群大小和初始電荷狀態(tài)等各項內(nèi)容，保證輸入數(shù)據(jù)的完整性和可靠性；（2）利用算法展開初始化種群處理，在采用非支配排序處理之后，運用遺傳算法完成變異、選擇和交叉操作，得到父代種群，對越界解進行合理處罰；（3）通過選擇以及變異等一系列操作，生成子代種群，并且對其中存在的越界解展開處罰處理，將子代種群和父代種群有效融合在一起；（4）對混合之后的種群進行排列，同樣按照非支配排序原則進行排布，對每一個支配層個體擁擠速度展開計算，按照擁擠度以及非支配關(guān)系具體情況，完成個體父代帶種群的選擇；（5）對迭代次數(shù)是否達到要求進行綜合評估，如果滿足迭代方面要求，便可以展開下一步操作，如果沒有達到要求，則需要從生成種群開始，展開后續(xù)處理；（6）完成最優(yōu)解輸出，獲得各時段中補償裝置最優(yōu)出力策略以及固定儲能最優(yōu)充放電策略，確保能夠根據(jù)策略更好地完成配電網(wǎng)協(xié)調(diào)處理，保證可再生能源可以在配電網(wǎng)中得到合理使用。

4.3協(xié)調(diào)優(yōu)化案例分析

在此將以某節(jié)點系統(tǒng)為例，對協(xié)調(diào)優(yōu)化具體操作方式方法展開探討。該節(jié)點在以往進行使用時，存在有功網(wǎng)損相對較高以及電壓偏差相對較大等方面的問題，無論是維修費用還是運行費用，都沒有達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)要求。對于可再生能源使用效果并沒有達到理想狀態(tài)，整體配電網(wǎng)應(yīng)用還需要不斷進行優(yōu)化和調(diào)節(jié)。為妥善解決該項問題，節(jié)點系統(tǒng)按照系統(tǒng)負荷情況，根據(jù)基準(zhǔn)負荷數(shù)值，在適當(dāng)節(jié)點中接入風(fēng)電能源，并且完成了風(fēng)儲系統(tǒng)安裝。同時，在另一節(jié)點中接入光伏電源，安裝光儲系統(tǒng)。通過對風(fēng)電處理情況以及光伏出電情況進行深層次分析的方式，根據(jù)數(shù)值對比分析，展開配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化處理。

在使用補償裝置和儲能裝置，展開主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化處理之后，全天有功網(wǎng)損率以及總電壓偏差率下降分別為30%和20%，情況如表1所示。表明在經(jīng)過優(yōu)化處理之后，可再生能源的使用效果得到有效提高，有功網(wǎng)損問題以及總電壓偏差問題均得到有效控制。這表明科學(xué)使用儲能裝置和補償裝置，可以達到對配電網(wǎng)運行進行有效優(yōu)化和調(diào)節(jié)的目標(biāo)，而這也將成為今后可再生能源使用關(guān)注重點內(nèi)容，會通過不斷對其進行深入研究和優(yōu)化，確保整體裝置應(yīng)用效果能夠得到不斷完善，配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化效果可以得到有效提高，進而達到高水平電能應(yīng)用模式。

在利用補償裝置和儲能裝置進行協(xié)調(diào)優(yōu)化處理之后，可以通過對優(yōu)化前后各時間段電壓偏差數(shù)值以及有功網(wǎng)損數(shù)值的收集和研究，明確在優(yōu)化之后，各項問題是否得到妥善解決。強調(diào)在具體進行優(yōu)化之前，需要對光伏電源及風(fēng)電電源接入配電網(wǎng)之后的輸出功率進行充分分析，掌握電壓偏差具體情況，明確有功網(wǎng)損具體數(shù)值。按照數(shù)據(jù)分析結(jié)果，在合理節(jié)點完成儲能裝置的安裝，以便利用裝置對可再生能源進行合理調(diào)配。同時需要輔助補償裝置，對電壓偏差和各項問題進行及時調(diào)整，保證能夠在裝置的作用之下，實現(xiàn)對可再生能源輸出各項問題的及時處理，確保配電系統(tǒng)整體運行不會出現(xiàn)問題，保證配電網(wǎng)運行質(zhì)量。

5結(jié)語

通過對儲能裝置和補償裝置的合理使用，可以達到對可再生能源接入配電網(wǎng)中各種問題進行科學(xué)處理的目標(biāo)，能夠提升可再生能源使用質(zhì)量，保證系統(tǒng)電能水平。強調(diào)需要通過構(gòu)建聯(lián)合協(xié)調(diào)，優(yōu)化模型的方式，對全天內(nèi)儲能系統(tǒng)以及補償裝置運行策略進行全方面模擬，根據(jù)模擬結(jié)果獲得可靠方案，以便達到最優(yōu)運行效果，保證裝置優(yōu)勢和價值可以得到充分性發(fā)揮，實現(xiàn)預(yù)期配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)，確保能夠更好地完成可再生能源應(yīng)用。

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