基于电化学储能选型的不同典型用户储能配置评估与运行优化研究

作     者：郭久亿 

作者单位：四川大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘洋

授予年度：2021年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：用户侧储能 储能选型 层次分析法 逼近理想解法 二阶段优化 储能配置 

摘      要：近年来,随着社会经济的不断发展和人民生活水平的日益提高,电网中尖峰负荷出现频率不断增加,用户负荷呈现峰谷差较大的特点,在用电高峰时段易造成电力系统供需不平衡,威胁电网安全稳定运行。由于储能技术对电功率具有灵活的双向调节能力,可以对电能进行时空上的平移,具有应对用电高峰时段电力供需不平衡的能力;另一方面由于国家的政策引导和储能技术的不断成熟,储能技术应用于用户侧具有很大的发展潜力。但受限于储能技术的发展和用户用电行为的差异,使得用户侧储能商业化推广受到制约。综上,本文针对“用户侧储能应用场景,从“用户侧储能选型-不同典型用户储能容量配置评估-日前储能运行优化三方面出发,开展对用户侧储能选型及规划运行的有关研究。主要研究内容及相关结论如下:(1)用户侧储能选型是推广用户侧储能商业化应用的重要环节,选型过程中追求技术的适用性、投资的经济性和安装的环保性,涉及定性和定量多重决策指标。为了客观科学地确定用户侧电化学储能最优方案,减少选型过程中主观不确定性的影响,综合考虑电化学储能的技术性、经济性及环保性评估指标,提出了基于改进层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和逼近理想解法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的用户侧电化学储能选型评估模型。首先,基于AHP法和客观计算法对评估指标按比例进行综合赋权;其次,基于TOPSIS排序法,计算各备选方案与正、负理想解之间的相对欧式距离及综合贴近度;最后,根据综合贴近度大小对储能方案优劣进行排序。算例结果表明:锂电池、全钒液流电池、普通铅酸电池和钠硫电池4种方案综合优越度分别为:63.97%、53.75%、41.03%和33.56%,目前用户侧储能采用锂电池作为储能电源为最优方案。(2)不同典型用户的负荷行为存在很大差异,为使用户侧储能配置更加合理,缓解高峰负荷供需平衡,提出了基于层次分析法的用户侧储能配置评估与运行优化两阶段模型。首先,在储能配置评估阶段,基于储能选型结果将锂电池作为用户侧储能配置的电池储能系统,以用户侧储能全寿命周期内净收益最大为目标函数,对不同典型用户储能配置进行优化,得到相应的储能配置结果和评估参数;其次基于层次分析法,以储能全寿命周期内净收益、回收年限和投资回报率作为评估指标构建判断矩阵,评估不同典型用户储能配置方案的优劣;在运行优化阶段,根据配置阶段已确定的储能容量及功率,对适合安装储能的用户,以日前调度周期内购电成本最低为目标函数,建立日前优化调度模型,优化储能充/放电策略。最后通过Matlab平台分别对4类典型用户进行算例仿真,结果表明目前典型商业用户配置储能效益最佳,并分析了影响储能经济效益的有关指标。通过对以上用户侧储能应用的具体研究,可以为用户侧储能应用选型提供相应指导,同时也为不同用户储能商业化推广提供借鉴。