张林
北京燃气能源发展有限公司 北京市 100101
摘要：近年来，科技的进步和时代发展为我国能源行业的创新改革带来重大机遇，其中微电网作为近年来一种新型的能源网络化供应引起管理技术的简称，可以将一些再生能源和清洁能源系统接入，实现需求侧管理以及一些现有能源的最大化利用。特别是微电网可以将一些电子系统、储能系统和负荷相结合，以相关控制装置间的配合利用向用户提供电能和热能，可以最大程度上支撑电网，起到削峰填谷的作用，鉴于此，本文将着重分析并网型光伏储能微电网的优化配置情况，并提出具体优化配置方案，旨在更好的提高并网型光伏储能微电网的优化水平。
关键词：并网型光伏-储能；微电网；优化配置
前言：随着光伏、风电以及一系列可再生能源技术的成熟发展改变了人们的生活，一些分布式的发电逐渐成为了满足负荷增长需求，提高能源综合利用效率的一种有效的途径，并且在配电网中得到了广泛的应用，并取得十分理想的效果，其中，分布式发电的大规模渗透，也无形中带来了一系列的消极影响，例如单机接入的成本相对较高，以及控制难度大等等，也无形中影响了分布式发电运行方式，更是削弱了自身存在的优势和巨大的潜能，但是微电网技术的存在，可以为一些分布式的发电技术以及更多可再生能源的技术整合提供更加灵活高效的平台[1]。
一、光伏发电并网系统概述
（一）基本结构及原理
在我国经济高速发展的趋势下，用电负荷逐渐增加，目前基于全球资源紧缺和环境恶化的趋势下，我国也开始大力发展了一些清洁型的可再生能源来响应可持续发展和节能减排的战略要求，其中我国的光伏发电并网系统自兴起以来来发展至今已经十分成熟。光伏并网发电系统中有着光伏电池阵列功率追踪器蓄电池组逆变器等一系列的内容，其中对于基本结构的逆变器而言，主要的作用可以将光伏发电系统和电网进行有效连接，而光伏并网的发电系统中也包含两种类型，其中，可调度室的并网光伏发电系统具有着可以对电能进行储存的容器。具体来讲是蓄电池，因此在该系统的并网发电过程中，工作人员也可以采用逆变器中的一些负载开关和主开关的方式来实现不间断的供电，其中另一种是一些不可调度室的并网光伏发电系统，这种系统中不含有蓄电池，只是利用一些逆变器将光伏的电池板转换成电能和一些交流电与电网彼此连接，因此，该系统中出现的断电现象也往往会造成供电的工作终止。而该系统中十分重要的结构仍然以逆变器为主，目前相关技术发展和应用的趋势下，使得光伏并网发电系统的拓朴结构逐渐简化，也无形中降低了整体结构的体积，减少了生产运行的成本.
（二）并网系统类型
首先是集中式并网系统，经常以国家型的一些大型发电站为主，并且经常建立在一些远离城市人口集中密集的地区，并且当地要保证光照充足，以沙漠地区为主，可以实现一些大型光伏电站的大面积建设，以及对于太阳能的充分利用，通过统一的发电系统，也可以将光能转化成电能，直接输入到电网，由电网中的电站接入高压输电系统，在向各个电力用户进行电力的调配，因此再进行集中式的并网光伏电站建设过程中，需要格外考虑到太阳能资源是否充足且稳定，以及是否需要较大的面积[2]。因此，一些集中式的并网系统的选址相对灵活，具有着相对稳定的发电量，也无需过多的装备，可以有效地连接也可以对无功和电压监控和电网频率加以调节。并且这类系统的整体建设周期相对较短、运行成本较低，更有利于进行集中管理，也有效增加了无功补偿线路损坏和电压跌落等一系列的问题。其次是分布式并网系统。分布式并网系统具体来讲是分散电力用户的附近，甚至可以安装在用户的屋顶进行发电和供电[3]。而剩余的电能会统一列入到公共电网中。这种方式规模相对较小，因此投资有限建设程度较轻，占地面积相对较小。可以直接解决一些电力用户的用电需求会直接分布在电力用户的周围实现自给自足。并且可以将光伏板作为建筑材料来减少其他的成本投入，但是这种发电方式更加随机，会使得并网运行中的配电网的潮流方向出现逆流等情况。
二、并网型光伏-储能微电网优化配置原则
在以往的电网运营中往往是可控且相对稳定的，主要会根据负荷的增长以及地理环境等一系列的因素进行贴切的电源规划，但是新时期的微电网中电源种类丰富多样。会包括可控的常规电能和一些。会受到不可抗力因素影响的可再生能源，而微电网中的一些能源协调发电以及不同的特点也取决于微电网中供电系统发电的优先等级和功率的分配策略，具体来讲需要遵循以下几点配置原则。
第一点要优先考虑蓄电池利用效率的微电网优化配置原则，整个电池储能系统在运行过程中的总体成本主要以电池的单位成本数量使用寿命和维护费用等一系列内容息息相关，而电池寿命又与充电和放电次数以及放电的深度相关，为了更好地说明电池在储能系统投入以后的使用情况，并且更大程度上发挥出储能系统的作用。需要考虑电池利用效率的风光储系统结构，如下图所示：
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该系统可以实现投切控制器以及电池的实施，投放与切换，有利于提高电池利用的效率。更能够来平滑电能的波动。利用控制气象系统实施投入或者切除坚持，也能够达到系统经济运行的最终目的。
第二点是优先考虑微电网中一些微电源的优化配置原则。具体来讲，是针对一些可再生资源丰富且符合对于供电可靠性要求较低的微电网应用场景，例如海边和一些相对偏远的地区，而目前国家所公布的关于推进新能源微电网示范项目建设指导意见中也明确指出了电网尚未覆盖的地区，需要优先选择一些新能源的微电网方式，而独立型的新能源微电网会直接应用到一些电网无法到达的边远地区。也是可以推荐网已经建成，但是其供电无法满足正常用电负荷的一些独立风电场或是光伏电站的改造。另外，与其他城市地区的复合消弭，一些相对偏远地区更多是生活负荷，并且处于三级复核方式，供电的可靠性要求相对较低，因此可以在满足可靠性的基础上，将系统的经济社为主要的考虑优化目标。
三、并网型光伏-储能微电网优化配置设计
（一）系统模型建立
在项目经济性评价方法中，平准化度电成本是一项用于分析各种发电技术成本的主要指标。由于平准化度电成本是单位电力的均衡价格，计算结果与发电技术无关，因此，可将其用于多个项目精确的横向比较。对于分布式电源的微电网来说，平准化度电成本是一项重要的经济性指标。
对于光伏- 储能微电网而言，其度电成本L的定义为：光伏- 储能系统总成本与用户总用电量的比值，即单位电量的成本。L 可表示为：
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式中，C0 为初始投资成本；Cm 为年运行维护成本；CT 为光伏- 储能系统与电网年电量交易成本；W 为年总用电量；ICRF 为等年值系数。
（二）优化模型配置
储能容量下限约束条件。GB/T 33589-2017《微电网接入电力系统技术规定》中规定：微电网模式切换过程中不应中断负荷供电，独立运行模式下向负荷持续供电时间不宜低于2 h。为满足这一要求，将逐时负荷与光伏逐时发电量作差，得到逐时的用电差值，将连续2 h 的差值累加，得到一系列数据，将其中的最大差值作为储能容量的下限。而储能工作策略中，需要将经济性和可靠性这两个指标放在始终，首先，对于经济性而言，储能需要能够达到削峰填谷的作用，例如峰谷差价的方式来实现经济效益的最大化，尽量节约成本，具体来讲，是指储能只在低谷电价时段和光伏发电多余的时期重建，在高峰时期放眼，对于可靠性最佳策略而言，储能要发挥出平抑光伏发电波动性，以及尽量减少高峰从电网购电的作用，以此来更好地消化光伏发电，并且最大程度上的保证电网的正常平稳运行。具体来讲出能只在光伏发电，多余是充电，在电网能够自给自足，无法实现时放电。
四、算例仿真及结果分析
本文选取了某地区面积分别为1 万m2 的办公建筑、酒店建筑和居民住宅建筑，采用DEST 软件模拟3 类建筑的全年逐时用电负荷曲线。计算光伏发电系统成本时，寿命期按20 年计算。计算储能设备成本时，选取三元锂电池，存储容量能够以额定功率连续充放电3 h，放电深度为95%；若按照每天充放电2 次估算，则其寿命为 ≈ 8.2 年，取整数为8 年。
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结合当地的电价列入上述公式中可以得知，在光伏装机容量固定的情况下。系统的度电成本会随着储能容量的增加而不断地增加，这也说明了在满足微电网正常建设的过程中，运行小时数会与电网的年电量交换律等量要求的前提下，当储能配置越小时经济效果则越为理想。而根据我国关于微电网接入电力系统技术规定中的相关要求得知，微电网需要满足独立运行两个小时左右的供电需求。在光伏装机容量固定的趋势下，储能容量也是最佳的配置容量，而根据上述分析得知，可以满足规定要求的最佳配置过程中，分别研究光伏装机容量以及度电成本，彼此之间的关系。说明在项目地实际场地以及电网接入条件允许的情况下，光伏储能微电网中的光伏装机容量越大，则越为理想。这也说明了将储能的经济性最佳策略调整为可靠性最佳策略，可以得到相同配置下，光伏装机容量与微电网的度电成本之间的关系说明。在调整储能工作策略以后，微电网与电网的电量交换率明显下降。当不再以经济作为前提，更加侧重于微电网与电网的电量交换律，虽然呈现出下降的趋势，但是其度电成本却相对增加。
结论：总而言之，近年来，随着光伏发电在电网结构中的占比逐渐增加，无论其波动性或者随机性的特点，都无形中加剧了电网稳定性的难度。而针对一些并网型光伏储能微电网的优化配置，更是需要注重一可靠性和经济性，这两点为前提。具体来讲，当满足相关规范要求的情况下，储能配置越小并且装机和小时数时间越短，则微电网的经济效益则越好。若是分别以经济性和可靠性最佳作为前提来设置功能的不同策略时，其中储能的低谷充电高峰放电的经济效益最佳理想。
参考文献
[1] 王典, 李义强, 王惠,等. 并网型光伏-储能微电网优化配置研究[J]. 太阳能, 2019, 000(004):41-46,29.
[2] 赵波, 包侃侃, 徐志成,等. 考虑需求侧响应的光储并网型微电网优化配置[J]. 中国电机工程学报, 2015.
[3] 刘皓, 张媛. 对并网型风光储微电网容量改进优化配置[J]. 名城绘, 2017(11):187-189.