摘要:为了评估分布式可再生能源混合储能系统的经济效益，本文列出了混合储能系统在分布式可再生能源应用模型的介绍，以及其收益性模型的综合分析，对分布式可再生能源混合储能系统的安全问题给出了相关解决方案。结果表明，本文提出的方案能应对较强的安全问题，可以确保系统的安全性和稳定性，进一步提高了分布式可再生能源混合储能系统的经济效益。评价分析结果表明，分布式可再生能源混合储能系统的经济效益高，可靠性强且可适用性广。本文研究为可再生能源领域的研究提供了一定的指导意义。
关键词: 分布式;混合储能系统；可再生能源；可靠性；经济效益
1.引言
在如今社会经济高速发展的时代,人们的生活水平逐渐提高,伴随而来的是环境问题的日益凸显，为了改善目前由于人类发展对环境带来的破坏，国家大力提倡低碳生活、绿色环保。要坚持走可持续发展道路，我国电力系统为了积极响应国家的号召，大力发展可再生能源。目前可再生能源的研究便成了科研的热点和重点课题之一[1]。近年来，随着分布式可再生能源混合储能系统的研究越来越多，人们对分布式可再生能源混合储能系统的认知度也越来越高。
由于传统的电力系统缺少可以进行大容量快速存取电能的设备，在系统遭受到一些未知干扰时，就会导致机电功率不平衡而对系统造成威胁，系统随时都有可能崩溃。尤其是可再生能源系统，在面对这种情况的表现会更加的糟糕，系统会发生更加严重的情况。为了提高系统的稳定性，有研究提出了基于超导储能和电池的混合储能系统，由于其大功率、小体积以及快速的响应性能，使得分布式可再生能源系统具有便携性[2]。但可再生能源利用率的普及使用重点在于其经济效益的高低，因此对可再生能源混合储能系统的经济效益模型的评价分析也变得愈发重要。
综上所述，为了解决如何评析分布式可再生能源混合储能系统的问题，本文以混合储能系统在分布式可再生能源应用模型的经济效益和评价分析为出发点，针对性的提出了科学分析和客观评价。
2.方法
目前的研究中，可再生能源中混合储能系统的合理容量配置可以降低电网建设成本、保障供电可靠性以及提升可再生能源消纳水平，而电网中混合储能容量配置主要从母线功率需求、优化目标的选取以及模型求解算法等多方面进行研究。主要内容为：首先，母线功率需求主要是分析新能源与负荷的不平衡功率，通过对不平衡功率进行频率分层，确定功率型储能和能量型储能的可行区间，以便后文容量配置计算[3]。而新能源发电和负荷具有不确定性，造成储能装置需平抑的不平衡功率不能满足电网中全部情况，因此准确分析新能源发电的功率特性，可以保证混合储能容量配置结果，分布式可满足电网中各种情况下的稳定运行；其次，容量配置的优化目标主要是设定混合储能装置建设的方向，这需要考虑当地微电网的储能需求[4]。其中，经济性、可靠性、环保性是现有主要的研究方向，经济性是混合储能装置搭配的首要目标，而可靠性可以保证微电网中负荷和新能源中功率和能量的平衡，实现可再生能源电网中各单元的可靠运行，环保性则是通过调度新能源发电的电能以减少火电发电的污染；最后，当上述容量配置模型建立完整，需要利用规划方法对模型进行处理，并利用算法进行求解。分布式可再生能源混合储能高渗透率时的经济效益模式，结合丁明等研究设计进行改造。
3.结果
3.1 分布式可再生能源混合储能系统的经济效益模型结果
相关研究指出，在出现弃风现象时不对应的采取相应的措施，可使的每年风力发电的弃风率高达30%，弃风成本约损失7078万人民币[5]。如果采用本文提到的分布式可再生能源混合储能系统，可将每年的弃风率减小到3%，按照储能系统的新建输电线路的寿命为20年来计算，可以节省约77万人民币[5]。这一项研究说明新建的输电线路对提高储能系统的经济效益模型具有较好的提升，假如将超导磁磷酸铁锂电池进行组合形成混合储能系统，将该系统接入网络，并且假设该系统的寿命为30年，则其每年可以节约投资成本354万人民币，并且可以将弃风率减小到12%。
根据上述情况可知，不管是从新建输电线路方面还是从装备混合储能系统方面，都可以实现对弃风损失的降低，并且节约投资成本。新线路投入成本为10万美元时，混合储能系统的投资成本为43万美元，新建线路的投入成本仅为混合储能投资成本的四分之一，但是从等效弃风率来看，新建线路弃风率相比混合储能系统弃风率更高。由此可见混合储能系统的经济效益模型不占优势。
3.2 分布式可再生能源混合储能系统的经济效益模型评价分析结果
综合之前的经济效益模型可以看出：首先，由于目前混合储能系统的成本较高，并且需要进行更换和维护，本文以国家电网张北风光储输工程为案例，暂不考虑其对锂电池的后两次更换成本。该项目的一期工程采用64 MWh/14 MW的磷酸铁锂电池（含相关变流设备），其投资成本超过 450万/MWh。随着近几年技术的相对成熟，磷酸铁锂电池的成本逐渐下降，较之前相比下降了 1/3，并且预计储能系统的成本将会一直下将。其次，在这种情况下，新的输电线路条件已经成熟、福建电网中风、电能源的比例不高，因此对于就地消纳条件是暂时具备的，因此不讨论就地消纳的成本。最后，储能系统具有迅速稳定风电场的电力输出能力，减轻短期波动，并可以节省用于稳定电压和输出频率的电力设备的成本。
4.结论
为了改善环境，建设可持续发展，安全高效的现代能源体系，也为了给清洁的可再生能源系统领域的研究添砖加瓦，本文进行了混合储能系统在分布式可再生能源应用模型的介绍，以及其收益性模型的综合分析，提出分布式可再生能源混合储能系统在电力系统应用的经济性模型，并依据数据对比分析对电网投资收益进行评估。通过对比混合储能系统与传统建造输电线路的成本，显然得到混合储能系统在工程造价没有优势。但由于该系统有稳定再生能源系统的能力，能应对较强的安全问题，且有利于可持续发展。分布式可再生能源混合储能系统是未来的能源的发展方向。
本文研究为我国可再生能源混合系统提供了一定的理论依据，但是本文研究仍然存在一定的局限性，本文仅研究了经济模型的理论收益，并未考虑太多现实因素，加入现实因素的考虑是下一步研究的重点。
参考文献
[1]李建林,马会萌,惠东.储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势.电工技术学报, 2016 (14),pp. 1-10.
[2] Mariam L, Basu M, Conlon M F, Architecture, policy and future trend. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Microgrid, 2016, 64, pp. 477-489.
[3] Zhu J H, Yuan W J, Qiu M, et al. Experimental demonstration and application planning of high temperature superconducting energy storage system for renewable power grids. Applied Energy, 2015, 137(1), pp. 692-69
[4] Qiu M, Rao S Q, et al. Energy Storage Characteristics of MJ-Class Toroidal HTS-SMES Considering Maximum Value of Perpendicular Magnetic Field. Energy Procedia, 2017, 105, pp. 4179-4184
[5] Li B, Li X, Bai X, et al. Storage capacity allocation strategy for distribution network with distributed photovoltaic generators. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 2018.