當(dāng)今世界，環(huán)境的惡化引發(fā)了各國對(duì)發(fā)展清潔能源的廣泛關(guān)注，越來越多的分布式電源開始接入配電網(wǎng)。光伏（Photovoltaic, PV）發(fā)電作為一種高效的小容量發(fā)電技術(shù)，得到了迅速的發(fā)展與推廣。然而，隨著PV滲透率的逐漸提高，功率逆流、節(jié)點(diǎn)電壓越限等問題日趨嚴(yán)重，這對(duì)配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了更高的要求。

當(dāng)前，解決高滲透率PV導(dǎo)致的電壓問題主要有削減PV出力、安裝無功補(bǔ)償設(shè)備和應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)三種方法。其中，削減PV出力降低了光能資源利用率，減少了PV安裝用戶收益，從長遠(yuǎn)看，不利于未來PV的快速可持續(xù)發(fā)展；而無功補(bǔ)償對(duì)電壓控制的效果隨網(wǎng)絡(luò)R/X值的增加逐漸降低，針對(duì)某些R/X值較大的配電網(wǎng)，其控制效果并不理想，且PV的快速增長也會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備的頻繁升級(jí)。因此，隨著配電網(wǎng)負(fù)荷的持續(xù)增長和PV滲透率的提高，新的適應(yīng)配電網(wǎng)特點(diǎn)的電壓控制方式有待進(jìn)一步研究。

近年來，憑借其快速靈活的響應(yīng)特性和逐漸降低的成本，電池儲(chǔ)能（Battery Energy Storage, BES）作為配電網(wǎng)電壓控制的重要手段受到了廣泛關(guān)注。

文獻(xiàn)[8]分析了PV大量接入對(duì)配電網(wǎng)的影響，并介紹了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電壓管理、頻率下降響應(yīng)和功率因數(shù)修正等方面的應(yīng)用。

當(dāng)前有關(guān)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行策略的研究可分為兩類。一類是通過構(gòu)建并求解優(yōu)化模型給出日前優(yōu)化運(yùn)行策略：文獻(xiàn)[9]利用天氣狀況的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算分布式電源出力，將網(wǎng)絡(luò)損耗、電壓越限等折合為成本，并以系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置及運(yùn)行策略進(jìn)行優(yōu)化；文獻(xiàn)[10]提出一種雙層調(diào)度策略，上層以系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最少為目標(biāo)提出儲(chǔ)能系統(tǒng)的日前調(diào)度方案，下層利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差對(duì)上層方案進(jìn)行調(diào)整。

另一類以實(shí)現(xiàn)某一控制目標(biāo)為目的，給出具體控制流程，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)在線控制：如文獻(xiàn)[7]根據(jù)農(nóng)村和城市電網(wǎng)的不同特點(diǎn)（主要是R/X值不同）和相應(yīng)電壓問題，提出了不同的儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略，對(duì)于R/X值較小的城市電網(wǎng)，電壓管理主要依賴于PV的無功控制，而對(duì)于R/X值較大的農(nóng)村電網(wǎng)，電壓管理主要依賴于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放；

文獻(xiàn)[11]提出了一種基于電壓和負(fù)荷管理的儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略，該策略將儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功與無功解耦控制，有功充放與配電網(wǎng)和大電網(wǎng)間的功率交換有關(guān)，無功充放與配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓狀態(tài)有關(guān)；文獻(xiàn)[12]將儲(chǔ)能系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變壓器有載分接頭調(diào)壓相結(jié)合，提出一種協(xié)調(diào)控制策略用以解決高滲透率PV帶來的電壓越限問題，但傳統(tǒng)調(diào)壓手段由于調(diào)節(jié)速度和不連續(xù)性等因素制約，難以有效抑制PV出力波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)，僅能作為一種輔助調(diào)節(jié)手段。

第一類研究多涉及優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算量較大，且電池儲(chǔ)能系統(tǒng)多以容量和功率進(jìn)行約束，未充分考慮動(dòng)作過程中功率在各儲(chǔ)能單元間的合理分配；第二類研究控制目標(biāo)單一，多以防止電壓越限為目標(biāo)，但電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本較高，僅作為電壓控制手段而忽略峰谷電價(jià)政策下低儲(chǔ)高發(fā)的套利機(jī)會(huì)，極大地降低了其利用價(jià)值。

對(duì)于某些R/X值較大的配電網(wǎng)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)線路傳輸?shù)挠泄β蕘碚{(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)電壓的效果比調(diào)節(jié)無功更為顯著，在此本文以電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充放的有功功率為研究對(duì)象，提出了儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合運(yùn)行控制策略。

該策略分為電壓控制和套利運(yùn)作兩部分，電壓控制部分以防止電壓越限為目標(biāo)，根據(jù)各備選電池的剩余壽命（Time-of-Use, TOU）、當(dāng)前荷電狀態(tài)（State of Charge, SOC）狀態(tài)、運(yùn)行費(fèi)用及靈敏度特性等參數(shù)建立評(píng)價(jià)矩陣，選擇綜合性能最佳的電池進(jìn)行控制；套利運(yùn)作部分以保證電壓安全為前提，結(jié)合用電峰谷電價(jià)并盡量減少電池動(dòng)作對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，選擇電壓靈敏度因數(shù)及運(yùn)行費(fèi)用最小、電池狀態(tài)最優(yōu)者進(jìn)行控制。最后，通過對(duì)41節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)仿真分析和儲(chǔ)能系統(tǒng)凈收益比較，驗(yàn)證了該策略模型的有效性和經(jīng)濟(jì)性。

圖2 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合運(yùn)行控制策略流程

結(jié)論

本文提出了一種同時(shí)考慮電壓控制與套利運(yùn)作的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合運(yùn)行控制策略。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的選擇依據(jù)包含電池剩余壽命、SOC狀態(tài)、靈敏度特性及運(yùn)行費(fèi)用等在內(nèi)的評(píng)價(jià)矩陣；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制依據(jù)具體控制目標(biāo)和相應(yīng)參數(shù)。該策略解決了高滲透率PV帶來的電壓越限問題，改善了配電網(wǎng)電壓安全；均衡了各電池儲(chǔ)能系統(tǒng)間的利用率，提高了整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命；增加了儲(chǔ)能安裝用戶的經(jīng)濟(jì)收益。

算例仿真驗(yàn)證了本方法的有效性和經(jīng)濟(jì)性。本文研究為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行控制提供了指導(dǎo)，具有一定的實(shí)際意義和參考價(jià)值，在該運(yùn)行策略的基礎(chǔ)上考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化配置將是下一步的研究方向。