开题报告_配电网储能电池的降损分析.doc

燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 配电网储能电池的降损分析 学院（系）： 里仁学院 年级专业： 11电力系统5班 学生姓名： 张弘涛 指导教师： 李学平 完成日期： 2015-3-25 一、综述本课题国内外研究动态，选题的依据和意义（一）国内外研究动态近年来，储能技术的发展给电能存储提供了一种行之有效的方法。根据储能设备的安装位置，储能技术的应用主要分为配电网侧、用户侧和新能源发电1。由于当前储能设备的容量和充/放电功率有限，储能对配电网运行的支撑与调节作用更为明显。可以预见，储能在未来配电网中将有广阔的应用前景2。目前，储能技术主要分为机械储能、蓄电池储能(battery energy storage system，BESS)、电磁储能和热力储能 4 类，其中蓄电池储能具有充/放电速度快、效率高、使用寿命长、对地理条件要求低等优点，因而受到更多的关注和研究3。日本和美国在这一方面走在世界的前列，并且已有较为成熟的BESS 应用工程4。三阶段的电池储能（BES）安装在住宅的低电压（LV）分布网络可以提供的功能，如削峰填谷（需求较低时即电荷放电时，要求高），负载均衡（即多收费从低负荷阶段放更多的阶段具有较高的载荷）和分布可再生能源管理一代（即充电时，屋顶太阳能光伏发电产生的）。累积，使这些开发了智能调度系统的功能。该调度系统可以可靠地安排充电和放电周期和实时操作系统5。现如今，由于科学技术的飞速发展，国内外对储能电池的分析和研究有了成熟的科技。储能技术已被视为电网运行过程中“采-发-输-配-用-储”六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。NAS电池是当前开发的一种高能蓄电池，它所贮存的能量为常用铅蓄电池的5倍（按相同质量计），且具有运行无声、无污染、价廉、安全、使用寿命长以及维修费低廉等优点6。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革7。网损是电网经营企业的一项重要经济指标, 我国配电网规模庞大，研究配电网的降损措施具有重要意义。储能电站接入配电网除了具有削峰填谷的功能外，还有降损的功能8。研究配电网储能电站的充放电策略将为配电网的降损提供一定理论依据9。随着大容量蓄电池储能系统技术的发展，该技术逐渐被应用于削峰填谷、备用、改善电能质量和提高新能源供电稳定性等方面，其中最具代表性的钠硫电池和钒电池储能技术在日本、欧洲和北美等发达国家和地区得到了广泛的应用，获得了良好的效果, 目前我国电力需求快速增长，电网供电压力大，在季节性用电高峰时尤其明显。调峰成为了城市配电网的一大难题，储能技术应用于电网中可以很好地削峰填谷#所以储能成为我国智能电网战略的一个重要部分,其中蓄电池储能因为具有技术成熟可就地调节负荷和调节快速等特点,成为城市配电网中储能应用的热点10。（二）选题的依据和意义随着时代的发展，人们的用电越来越高负荷化，使得整个配电网的压力和可靠性降低，并且容易影响到人们的日常生活用电，比如工厂、家庭、公司用电的可靠性难以得到保障。配电网供电可靠性与电能质量问题也越来越引起人们的高度重视。一方面随着我国配电网中非线性、冲击性和不对称负载的不断增加，使得电网中无功、负序电流增大，电压电流波形畸变严重，电网负荷峰谷差增大，甚至引起电压的波动和闪变11。出现用电高峰“拥堵”和非高峰低谷“匮乏”属于普遍现象。储能系统在电力系统中应用的目的主要有以下几方面：（1）为新能源的大规模开发并网应用提供保障；（2）电力调峰的作用；（3）提高系统运行稳定性；（4）提高供电质量。电池储能由于其高度可控性和模块化的特点,可广泛应用于配电网络,起到提高供电可靠性以及平滑负荷等作用。以钠硫电池为例,对储能电池系统进行了建模及计算仿真,并将仿真结果接入算例网络,使用潮流法进行了配网的线损计算12。算例结果表明,在配电网络的合理位置接入合理容量的储能电池,并考虑电池本身的加热损耗后,有降低线损率的实际效果13。在地区电网中安装储能电池系统能够为电网企业带来收益。其中，降低网损带来的收益最大，电能收益次之，这两部分收益并不能在短期内体现出来，而是体现在储能电池系统的整个寿命周期中，储能电池系统一次性投资较高，主要原因是目前储能电池的造价较高14。随着储能电池制造技术的发展和国家扶持力度的加大，其成本必然会大幅降低，经济性得到更好体现15。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题1、了解配电网潮流计算方法及储能设备2、建立配电网储能充放电模型3、仿真分析配电网储能站运行策略对网损的影响4、了解配电网潮流计算方法及储能设备5、设计说明书一份，不少于2万字，符合毕业设计（论文）撰写规范；遵守毕业设计纪律，按时参加答疑，独立完成，培养基本工程实际能力。三、研究步骤、方法及措施根据配电网的辐射型网络结构的特点，利用逐步回推的方法逐条计算线路的损耗，得到简化计算方法下配电网网损关于电池储能站充放电功率的函数。在此基础上建立结合网损的电池储能系统优化运行模型，然后以电池储能站充放电次数约束这个实际运行要求为出发点，采用双层优化的方法进行求解。电池储能站用于配电网削峰填谷优化负荷曲线，用负荷的方差反映负荷曲线的平坦程度。1、了解配电网潮流计算方法及储能设备2、建立配电网储能充放电模型(如图1)变压器储能电池图1 配电网储能充放电模型图3、仿真分析配电网储能站运行策略对网损的影响4、分析网损对降损节电目标的影响，建立Simulink模型仿真模拟分析配电网降损节电方法。四、研究工作进度。 期间的研究工作进度如下：第一至第四周查阅相关资料，掌握配电网储能电池的基本原理，配电网网损负荷的计算方法；第五至第八周配电网储能电池降损的建模，分析储能电池在配电网中起到的降损作用；第九至第十二周配电网降损的Simulink的建模和仿真；第十三至第十六周配电网储能电池性能评估的Simulink仿真调试；第十七至第十八周撰写毕业论文。五、主要参考文献1 向育鹏，卫志农，孙国强，孙永辉，沈海平.基于全寿命周期成本的配电网蓄电池储能系统的优化配置J.电网技术.2015,39(1):265-270. 2 张丽芹.唐山输配电网降损的综合技术及应用研究D.华北电力大学硕士学位论文，2011:2-5. 3 姚遥,刘东,廖怀庆,何维国,张宇,包海龙.含储能电池的配电网降损分析J.华东电力.2010,38(5):78-80.4 苏虎，栗君，吴玉光，张瑞芳，张英杰.储能电池系统经济价值的评估M.上海电力学院学报.2013,29(4):316-320.5 贺先豪,含分布式电源的配电网理论线损计算方法D.湖南大学硕士学位论文，2009:12-21.6 廖文俊，黄建民,曾乐才等.NAS电池储能装置及其应用M.2010,13(2):14-19.7 章美丹，宋晓喆，辛焕海，甘德强，谢俊，陈琳.计及网损的配电网电池储能站优化运行策略J.电网技术.2013,37(8):2124-2128.8 王存平.配电网节能补偿应用中储能逆变控制技术研究D.华中科技大学博士学位论文，2013:5-16. 9 谢开贵,周平,刘洋,艾冰,赵渊,周家启.配电网络潮流计算的递推算法J.电力系统自动化.2004,28(4):36-39. 10 颜志敏，王承民，郑健，张宇，时志雄，张征.配电网中蓄电池储能系统的价值评估模型J.电力自动化设备.2013,33(2):57-61. 11 Sizing criteria of hybrid photovoltaicwind systems with battery storage and self-consumption considering interaction with the grid (Angel A. Bayod-Ru jula , Marta E. Haro-Larrode,1, Amaya Martnez-Gracia);12 Integration of PV and BES units in commercial distribution systems considering energy loss and voltage stability (Duong Quoc Hung , N. Mithulananthan , R.C. Bansal)13 Development of a three-phase battery energy storage scheduling and operation system for low voltage distribution networks(Christopher J. Bennett, Rodney A. Stewart , Jun Wei Lu)14 Energy requirement for distributed energy resources with battery energy storage for voltage support in three-phase distribution lines (M.A. Kashema, G. Ledwich)15 Reduction of pow