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光储充一体化电站优化策略研究.pdf
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1、44doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.05.010应用能源技术2023年第5期(总第3 0 5期)光储充一体化电站优化策略研究周庆庆,刘琛(山东电工时代能源科技有限公司,山东济南2 50 0 0 0)摘要:光储充一体化电站利用光伏和储能平衡电动汽车充电负荷,有效降低大规模电动汽车对电网资源的占用。本文针对光储充一体化电站的规划需求,建立了光伏、基于寿命预测的储能模型,以最大化光储充一体化电站的净收益为目标,以设备运行和功率平衡为约束,建立了光储充一体化电站设备优化配置模型,并采用遗传算法进行求解,最后通过某光储充一体化能源站为研究对象验证该方法的有效性。关键词
2、:光储充一体化电站;光伏;储能;目标优化中图分类号:TM615Research on Optimization Strategy for PhotovoltaicStorage Charging Integrated Power Station(Shandong Electric Power Times Energy Technology Co.Ltd.,Jinan 250000,China)Abstract:Photovoltaic storage charging integrated power station uses photovoltaic and energy storageto
3、 balance the charging load of electric vehicles,effectively reducing the occupation of grid resourcesby large-scale electric vehicles.Aiming at the planning needs of photovoltaic storage chargingintegrated power station,this paper establishes photovoltaic and energy storage models based on lifepredi
4、ction,takes the maximization of net income of photovoltaic storage charging integrated powerstation as the objective,takes equipment operation and power balance as constraints,establishesequipment optimization configuration model for photovoltaic storage charging integrated power station,and uses ge
5、netic algorithm to solve it.Finally,a photovoltaic storage charging integrated energystation is taken as the research object to verify the effectiveness of the method.Key words:photovoltaic storage charging integrated power station;photovoltaic;energy storage;ob-jective optimization0引言目前,电动汽车充电站主要依靠
6、配电网供电 1-2 。充电站通常设有多台直流充电机。由于单台直流充电机的功率较大,充电时间较短,这导致充电站在晚间电网负荷低谷时期的利用率较低 3-4 。而在日间电网负荷高峰时期,如果有大量电动车需要快速充电,那么高功率充电需求将收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 8 修订日期:2 0 2 3-0 4-2 0作者简介:周庆庆(19 9 1),男,硕士研究生,工程师,从事锂电池储能系统集成技术研究工作。文献标志码:AZHOU Qingqing,LIU Chen文章编号:10 0 9-3 2 3 0(2 0 2 3)0 5-0 0 4 4-0 5对电网造成短时的负荷冲击 5。随着充电站建设的大规
7、模推进,这个问题将不可避免地影响到电网的稳定运行,甚至可能对系统安全构成威胁 6-7 。光储充一体化电站将光伏发电、储能和充电站结合在一起建设。它利用电池储能系统在晚间低谷时吸收电能,以支撑日间高峰时期快速充电站的电力需求 8 。同时,光伏发电系统的补充也能有效平衡快充站的负荷波动,提高系统运行效率,减少负荷高峰时期对电力系统资源的占(4)2023年第5期(总第3 0 5期)用,从而实现运行方式的优化,提高运行经济性 9-10 。本文针对光储充一体化电站的规划需求,建立了光伏和基于寿命预测的储能模型。以最大化光储充一体化电站的净收益为目标,并考虑设备运行和功率平衡的约束,建立了光储充一体化电站
8、设备优化配置模型,并采用遗传算法进行求解。最后通过某光储充一体化能源站为研究对象验证该方法的有效性。1光储充一体化电站设备模型1.1光伏模型由于光伏发电系统的功率输出受太阳辐照度和环境温度的影响,因此系统的功率输出通常以标准测试条件(Standard Test Condition,STC)下的出力为基准进行修正。在实际的综合能源系统中,光伏系统通常以最大功率输出点运行。在规划阶段,可以根据预测的太阳辐照度或历史太阳辐照度来计算规划期内各个时段的输出功率如式(1)所示。Pv=Psrce71sTC1+k(T-Tsrc)式中,Ppv为光伏发电的输出功率;Psrc为光伏发电的额定功率;I为太阳辐照度;
9、Isrc为STC下的太阳辐照度;T为光伏发电的运行温度;TsTc为STC下的运行温度;k为功率温度系数。光伏输人为太阳能,可以看作零输入单输出元件,其输出功率的上限受自然资源的影响。光伏的功率输出约束如式(2)所示。Ppi(t)P(t)P(t)式中,PW(t)为光伏在t时刻的输出功率;Pl(t)、P(t)为光伏在t时刻的最大和最小输出功率。1.2储能模型1.2.1 信储能系统容量计算在进行储能容量配置时,相应储能系统的充放电控制策略如式(3)和式(4)所示。应用能源技术Pls=min Pes Plis=min Pess式中,Ew为第k个调度阶段储能系统累计的充电电量;Eliche为第k个调度阶
10、段储能系统累计的放电电量;Pef为第k个调度阶段储能系统充放电功率的参考值;T为储能系统的充放电周期;nchagevndischage为储能系统的充放电效率。式(4)中:Pess为储能系统额定功率;SOCmax为储能SOC上限控制值;SOCmin为储能SOC下限控制值。1.2.2考虑储能寿命模型的储能系统运行成本和效益(1)电池储能系统的使用寿命预测模型在计算储能系统的运行效益时,储能的使用寿命是投资成本分析中最重要的参数之一。与传统的发电机组、风机和光伏面板等固定使用寿命(1)不同,电池储能系统的循环次数是有限的,并且与工作环境温度、充放电深度等因素密切相关。较高的工作环境温度和较深的单次充
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