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基于復雜網絡理論的城市電網儲能電站啟發式選址和評估方法
日期:2021-06-01   [復制鏈接]
責任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
基于復雜網絡理論的城市電網儲能電站啟發式選址和評估方法

文章導讀

合理的選址規劃是促進儲能電站(energy storage power station, ESPS)在城市電網層面效能發揮的前提?;趶碗s網絡理論的城市電網儲能電站啟發式選址和評估方法可以為此提供解決方案,該方法分為ESPS候選站址方案初選層和方案決策與評估層。首先在初選層,基于復雜網絡理論,根據城市電網的拓撲結構、線路導納和阻抗參數,將其表示成復雜網絡圖,并根據融合節點介數、鄰近中心性及節點負荷大小的綜合指標篩選出電網關鍵節點,作為啟發式選址規則,生成ESPS候選站址方案;進而在決策與評估層,以網損最小為目標建立城市電網最優潮流模型,將網損最小的候選站址作為最終選址方案,并評估其在電網削峰填谷、電壓波動抑制等方面的作用。以IEEE30節點系統為例,驗證了該方法的有效性。結果表明該方法無需大量歷史數據及優化計算,可快速確定ESPS選址位置,輔助降低系統網損、平滑負荷曲線以及平抑系統電壓波動。

研究成果

1、綜合指標結合了節點介數、鄰近中心性和節點負荷分布,根據其大小,可快速準確的識別出系統的關鍵節點,將其作為ESPS候選安裝位置,減小了優化計算的規模。相較于傳統方法,本方法簡單易行,且不需要大量的負荷及發電機數據。

2、采用本文方法得到的ESPS選址方案具有良好的效果,可以有效的降低系統網損,平滑負荷曲線,達到削峰填谷的效果,并能減小系統電壓的波動。

主要內容

1、方法概述

基于復雜網絡理論的城市電網ESPS啟發式選址與評估方法整體框架如圖1所示。

? 圖1 方法整體框架

1) 候選站址方案初選層

本層首先獲取電網拓撲結構、節點負荷、線路導納、阻抗等信息;進而采用復雜網絡理論,將城市電網表示為復雜網絡圖,并計算各節點的節點介數、鄰近中心性,以及融合二者和節點負荷大小的綜合指標以評估不同節點重要性;在此基礎上選擇綜合指標值最高的節點作為ESPS候選安裝位置,采用排列組合法,初選出ESPS的候選站址方案,并將其傳遞給方案決策與評估層。

2) 方案決策與評估層

在方案決策與評估層,建立城市電網最優潮流模型,并根據第一層候選站址方案安裝ESPS,計算此時系統在典型日的潮流分布,并將網損最小的候選方案確定為ESPS最終選址方案;最后,評估該方案在削峰填谷、電壓波動抑制等方面給城市電網帶來的效果。

2、結果分析

以IEEE30節點系統為例進行分析,對3臺50 MW/200 MWh的ESPS進行選址。首先將IEEE30節點系統建模成復雜網絡圖,如圖2所示。

? 圖2 IEEE30節點系統復雜網絡圖

計算各節點的綜合指標,如圖3所示。節點6、10、4和12的綜合指標排名前4,將其作為ESPS的候選站址。將這4個節點進行排列組合,得到4組候選選址方案,候選空間由4060組降低為4組,可極大的提升選址方案的確定效率。進一步,計算采用4種候選方案安裝ESPS后系統的最優潮流,得到候選方案3的總網損最小,固將其作為最終的ESPS選址方案。

? 圖3 各節點的綜合指標

分析ESPS安裝后系統的網損、削峰填谷效果以及電壓波動情況。采用本文方法進行ESPS選址可以有效地降低系統的網損,比安裝前降低了1.04 MWh, 降幅約5.8%,如圖4所示。

? 圖4 夏季典型日各方案的網損

安裝ESPS后,可起到削峰填谷的作用,如圖5所示。在安裝ESPS前,系統的負荷在2:00—5:00較低,處于整個負荷曲線的谷值;而在10:00—16:00以及19:00—22:00這兩個時間段負荷較高,處于整個負荷曲線的峰值。當安裝ESPS后,由于ESPS的調峰作用,2:00—5:00的實際負荷升高,而10:00—16:00以及19:00—22:00的實際負荷降低,使得整條負荷曲線變得較平穩。

? 圖5 夏季典型日負荷曲線

ESPS接入后對節點電壓波動有很好的改善效果,將節點電壓的變化范圍縮小至區間[1.0207, 1.0600],如圖6所示,且電壓變化曲線較為平穩。

? 圖6 ESPS接入后各節點電壓變化情況 

原標題:基于復雜網絡理論的城市電網儲能電站啟發式選址和評估方法
 
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來源:全球能源互聯網期刊
 
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