EN考虑新能源消纳率的主动配电网储能优化配置策略
An optimal strategy for energy storage allocation in active distribution networks considering new energy consumption rates
- 浙江电力 2025年44卷第1期 页码：84-94
- 作者机构：
1.国网河南省电力公司洛阳供电公司，河南 洛阳 471000
2.南京工程学院 电力工程学院，南京 211167
- 作者简介：
彭钢（1977），男，高级工程师，主要从事配电网优化运行、电力通信、输变电技术的研究工作。
- 基金信息：国网河南省电力公司科技项目(5217A0230001);江苏省自然科学基金项目(BK20210932)
DOI：10.19585/j.zjdl.202501009
中图分类号：收稿：2024-06-19，
修回：2024-08-09，
纸质出版：2025-01-25
- 稿件说明：
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彭钢,寇启龙,方涛等.考虑新能源消纳率的主动配电网储能优化配置策略[J].浙江电力,2025,44(01):84-94.
PENG Gang,KOU Qilong,FANG Tao,et al.An optimal strategy for energy storage allocation in active distribution networks considering new energy consumption rates[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2025,44(01):84-94.
彭钢,寇启龙,方涛等.考虑新能源消纳率的主动配电网储能优化配置策略[J].浙江电力,2025,44(01):84-94. DOI： 10.19585/j.zjdl.202501009.
PENG Gang,KOU Qilong,FANG Tao,et al.An optimal strategy for energy storage allocation in active distribution networks considering new energy consumption rates[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2025,44(01):84-94. DOI： 10.19585/j.zjdl.202501009.
摘要
储能的合理配置不仅可以促进新能源消纳，还可以实现削峰填谷，保障配电网安全、可靠、经济运行。因此提出一种考虑新能源消纳率的储能优化配置策略，构建规划-运行双层模型。上层通过灰狼算法生成储能位置、容量及功率，传递给下层作为新增可调度的储能设备。下层采用基于二阶锥动态潮流的主动配电网经济运行模型求取最低运行总成本，并结合储能投资成本作为适应度函数，反馈给上层引导迭代优化的方向。利用改进的IEEE 33节点系统进行算例分析，结果表明：由所提策略计算出的储能最优配置方案，能够在有效提高风、光消纳率的同时提升配电网整体经济性。
Abstract
Rational allocation of energy storage not only facilitates the new energy consumption but also enables peak shaving and valley filling， ensuring the safe， reliable， and economical operation of distribution networks. This paper proposes an optimal strategy for energy storage allocation that considers new energy consumption rates， establishing a two-layer model for planning and operation. The upper layer employs a grey wolf optimizer （GWO） to determine the locations， capacities， and power ratings of energy storage， which are then passed to the lower layer as newly dispatchable energy storage resources. The lower layer uses an economical operation model for active distribution networks based on second-order cone dynamic power flow to solve the minimal total operational costs. The investment costs for energy storage are incorporated as a fitness function， providing feedback to the upper layer to guide the iterative optimization. Case studies using the modified IEEE 33-bus system demonstrate that the optimal energy storage allocation derived from the proposed strategy effectively increases the consumption rates of wind and solar energy while enhancing the overall economy of the distribution networks.
关键词
Keywords
references
卓振宇 ， 张宁 ， 谢小荣 ， 等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战 ［J］. 电力系统自动化 ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .
ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .
王成山 ， 王瑞 ， 于浩 ， 等 . 配电网形态演变下的协调规划问题与挑战 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2385 - 2395 .
WANG Chengshan ， WANG Rui ， YU Hao ， et al . Challenges on coordinated planning of smart distribution networks driven by source-network-load evolution ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2385 - 2395 .
葛少云 ， 侯亭玉 ， 吴鸣 ， 等 . 柔性互联配电网分布式电源承载能力分布鲁棒优化模型 ［J］. 电力系统自动化 ， 2023 ， 47 （ 13 ）： 140 - 148 .
GE Shaoyun ， HOU Tingyu ， WU Ming ， et al . Distributionally robust optimization model of hosting capability for distributed generators in flexible interconnected distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 13 ）： 140 - 148 .
冯昊 ， 徐海栋 ， 孙飞飞 ， 等 . 计及需求侧响应能力的受端电网储能优化配置方法 ［J］. 浙江电力 ， 2023 ， 42 （ 12 ）： 107 - 116 .
FENG Hao ， XU Haidong ， SUN Feifei ， et al . An optimal allocation method of receiving-end power grid energy storage considering demand-side response capability ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2023 ， 42 （ 12 ）： 107 - 116 .
茆美琴 ， 刘云晖 ， 张榴晨 ， 等 . 含高渗透率可再生能源的配电网广义储能优化配置 ［J］. 电力系统自动化 ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 77 - 85 .
MAO Meiqin ， LIU Yunhui ， ZHANG Liuchen ， et al . Optimal configuration of generalized energy storage in distribution network with high-penetration renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 77 - 85 .
刘畅 ， 卓建坤 ， 赵东明 ， 等 . 利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 1 - 18 .
LIU Chang ， ZHUO Jiankun ， ZHAO Dongming ， et al . A review on the utilization of energy storage system for the flexible and safe operation of renewable energy microgrids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 1 - 18 .
ZHANG J ， LI B T ， CHEN F H ， et al . Multi-terminal negative sequence directional pilot protection method for distributed photovoltaic and energy storage distribution network ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2024 ， 157 ： 109855 .
CANDRA O ， CHAMMAM A ， ALGHAMDI M I ， et al . Optimal energy scheduling of the smart stand-alone electrical distribution grid considering power-to-gas storage technology and reserve strategy ［J］. Electrical Engineering ， 2024 ， 106 （ 2 ）： 1939 - 1958 .
陈实 ， 郭正伟 ， 周步祥 ， 等 . 考虑5G基站储能可调度容量的有源配电网协同优化调度方法 ［J］. 电网技术 ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 5225 - 5237 .
CHEN Shi ， GUO Zhengwei ， ZHOU Buxiang ， et al . Coordinated optimization scheduling for active distribution networks considering schedulable capacity of energy storage for 5G base stations ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 5225 - 5237 .
穆云飞 ， 唐志鹏 ， 吴志军 ， 等 . 计及虚拟储能的电-水-热综合能源系统日前优化调度方法 ［J］. 电力系统自动化 ， 2023 ， 47 （ 24 ）： 11 - 21 .
MU Yunfei ， TANG Zhipeng ， WU Zhijun ， et al . Optimal day-ahead scheduling method for electricity-water-heat integrated energy system considering virtual energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 24 ）： 11 - 21 .
何叶 ， 杨晓东 ， 吴红斌 ， 等 . 面向新型配电系统灵活性提升的智能软开关与储能系统协调规划 ［J］. 电力系统自动化 ， 2023 ， 47 （ 18 ）： 142 - 150 .
HE Ye ， YANG Xiaodong ， WU Hongbin ， et al . Coordinated planning of soft open point and energy storage system for flexibility enhancement of new distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 18 ）： 142 - 150 .
SUN W Q ， ZHANG J ， ZENG P L ， et al . Energy storage configuration and day-ahead pricing strategy for electricity retailers considering demand response profit ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 136 ： 107633 .
毛志宇 ， 蒋叶 ， 李培强 ， 等 . 基于改进灰狼算法的配电网储能优化配置 ［J］. 电力系统及其自动化学报 ， 2022 ， 34 （ 6 ）： 1 - 8 .
MAO Zhiyu ， JIANG Ye ， LI Peiqiang ， et al . Optimal configuration of energy storage in distribution network based on improved gray wolf algorithm ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2022 ， 34 （ 6 ）： 1 - 8 .
LI J H ， ZHANG Z S ， SHEN B X ， et al . The capacity allocation method of photovoltaic and energy storage hybrid system considering the whole life cycle ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2020 ， 275 ： 122902 .
GARMABDARI R ， MOGHIMI M ， YANG F W ， et al . Multi-objective energy storage capacity optimisation considering Microgrid generation uncertainties ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 119 ： 105908 .
栗占伟 ， 樊东方 ， 曾超 ， 等 . 考虑风光消纳的储能系统容量优化配置及运行策略研究 ［J］. 储能科学与技术 ， 2024 ， 13 （ 8 ）： 2713 - 2725 .
LI Zhanwei ， FAN Dongfang ， ZENG Chao ， et al . Research on capacity optimization configuration and operation strategy of energy storage system considering wind and solar consumption ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2024 ， 13 （ 8 ）： 2713 - 2725 .
王华伟 ， 程小虎 ， 赵蒙蒙 ， 等 . 面向分布式光伏消纳的中压配电网储能规划模型和求解方法 ［J］. 电力建设 ， 2023 ， 44 （ 9 ）： 58 - 67 .
WANG Huawei ， CHENG Xiaohu ， ZHAO Mengmeng ， et al . Method for energy storage planning in medium-voltage distribution networks for distributed photovoltaic consumption ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 9 ）： 58 - 67 .
刘自发 ， 于普洋 ， 李颉雨 . 计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划 ［J］. 电力自动化设备 ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 72 - 79 .
LIU Zifa ， YU Puyang ， LI Jieyu . Planning of distributed generation and generalized energy storage in distribution network considering operation characteristics ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 72 - 79 .
贾兆昊 ， 张峰 ， 丁磊 . 考虑功率四象限输出的配电网储能优化配置策略 ［J］. 电力系统自动化 ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 105 - 113 .
JIA Zhaohao ， ZHANG Feng ， DING Lei . Optimal allocation strategy of energy storage in distribution network considering power four-quadrant output ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 105 - 113 .
马丽 ， 李伟 ， 裴玮 ， 等 . 含高比例光伏配电网中计及需求侧响应的混合储能配置优化 ［J］. 高电压技术 ， 2024 ， 50 （ 4 ）： 1416 - 1425 .
MA Li ， LI Wei ， PEI Wei ， et al . Hybrid energy storage configuration optimization in distribution network with high-proportion PV considering demand response ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 4 ）： 1416 - 1425 .
张开鹏 ， 杨雪梅 ， 张宏甜 ， 等 . 考虑“光伏-储能”耦合参与调峰的配电网氢储能优化配置 ［J］. 电网与清洁能源 ， 2023 ， 39 （ 10 ）： 95 - 103 .
ZHANG Kaipeng ， YANG Xuemei ， ZHANG Hongtian ， et al . A study on the optimal configuration of hydrogen energy storage in the distribution network considering “photovoltaic-energy storage” coupling participating and peak shaving ［J］. Power System and Clean Energy ， 2023 ， 39 （ 10 ）： 95 - 103 .
米阳 ， 何进 ， 卢长坤 ， 等 . 计及新能源并网的火储联合调峰运行优化研究 ［J/OL］. 中国电机工程学报 ， 1 - 13 ［ 2024-05-20 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240328.1553.006.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240328.1553.006.html .
MI Yang ， HE Jin ， LU Changkun ， et al . Research on optimized operation of combined heat and power with energy storage for peak shaving considering renewable energy integration ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ， 1 - 13 ［ 2024-05-20 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240328.1553.006.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240328.1553.006.html .
FARIVAR M ， CLARKE C R ， LOW S H ， et al . Inverter VAR control for distribution systems with renewables ［C］// 2011 IEEE International Conference on Smart Grid Communications （SmartGridComm） . October 17 - 20 ， 2011 .Brussels， Belgium . IEEE ，2011： 457 - 462 .
LOW S H . Convex relaxation of optimal power flow—part I：formulations and equivalence ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2014 ， 1 （ 1 ）： 15 - 27 .
LOW S H . Convex relaxation of optimal power flow—part II：exactness ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2014 ， 1 （ 2 ）： 177 - 189 .
FARIVAR M ， LOW S H . Branch flow model：relaxations and convexification—part I ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2554 - 2564 .
FARIVAR M ， LOW S H . Branch flow model：relaxations and convexification—part II ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2565 - 2572 .
高红均 ， 刘俊勇 ， 沈晓东 ， 等 . 主动配电网最优潮流研究及其应用实例 ［J］. 中国电机工程学报 ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1634 - 1644 .
GAO Hongjun ， LIU Junyong ， SHEN Xiaodong ， et al . Optimal power flow research in active distribution network and its application examples ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1634 - 1644 .
国网江苏省电力有限公司经济技术研究院组 . 电化学储能电站典型设计 ［M］. 北京 ： 中国电力出版社 ， 2020 .
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