电池储能电站削峰填谷算法分析
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削峰 填谷 的方 式 也不 同 。 目前 调峰 方式 和手 段有 很 多种 ， 主要 包 括 火 电机 组 调 峰 、 燃 气 轮机 调 峰 、 水 电机组 调 峰 。火 电调峰 受机 组启 停 时间和 经 济
２ 基 于 负荷 预 测 的 电池储 能 电站调 峰 算 法
２ ． １ 基 于恒功 率 充放 电方式 的削峰 填 谷方法
峰填 谷失 败 。
式（ ２ ） 是 充 电功 率 必 须 小 于 电池 容 量 ， 其 中
Ｊ ｓ 是 总 的充 电功 率 ； 式（ ３ ） 表 示 放 电 功 率 小 于 电 池容 量 ， 其中 Ｓ 是 总 的放 电功 率 ； 式（ ４） 则 表 示
２ ０ １ ５年第 储 能 电站 削峰 填 谷 算 法 分析
万 军 ， 王 学宽 ， 朱俊 杰 ， 魏
（ 国网上海市电力公 司检修公 司， 上海
琼
２ ０ ０ ０ ６ ３ ）
摘
要： 电池储 能电站凭借着其运行控制方式 的灵活性越来越多 的应用到 电力系统 中， 特别是 可以有效地平
线， 以很小 的步长 △ Ｐ １ 向上 移 动 ， 该 水平 线会 与负
荷 曲线 有两个交点 ， 如果 两个交点 间的时 间区域 等 于总 的充 电时 间 ， 那 么 就 找到 了充 电 区域 ， 反之
继续 向上 移动直至找 到充 电时 间段 。 同样 ， 求 解放
电区域 采用类似 的方法 ， 首先在负荷 曲线 中找到 负
中图分类号 ： Ｔ Ｍ９ １ ２ 文献标志码 ： Ｂ
削 峰填谷 是 提 高 电能 利 用 率 ， 改 善 电 网 经 济 性 的重 要措施 ， 也 是 电力 系统 不 得 不 面 对 和解 决
梯度算 法不适合处 理含 有不连续 约束的 问题 ， 。
的问题 ， 但是 不 同 的电源结 构 和峰 谷负荷 差 ， 实 现
１ 典型算法
电池 储能 系统 的削峰填 谷 功能 可 以分为 两 步
图 １ 典 型 日负 荷 预 测 曲线
恒功率充放 电方式实 现的一般步骤是 ： 根据 电
来 完 成 。第一 步是 日前 优化 ， 在新 的一天 开始 前 ， 根据 预测 出的 日负 荷 曲线 ， 优化 出 ２ ４ ｈ的 Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ 最优 充放 电策 略 ， 即每个 时刻 电池是 否充 放 电 ， 充 放 电的功 率 大小 为 多少 。第 二 步是 实 时 控 制 ， 根 据 日前优 化 给 出 的充 放 电 策 略 ， 以及 当前 的 负荷 值、 电池状 态 等数 据 ， 计 算 出充放 电功率 指令 并下
负荷 低谷 ， 上 午 ９点 到 １ １点和 下午 ２点 到 ５点这
两个 时 间段是 负荷 高峰 。
，
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１
７
／ ７
一 ７ 童
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ｎ ＿ １ 。 ／ － Ｉ －
Ｖ
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－ 一 一
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●
＼ ＿ ｆ Ｉ ＿
Ｔ ＼ ， ＿ ＼ ＿
退 火算法 、 动 态规 划算 法 等 ， 模 拟 退 火算 法 属 于 智 能算 法 ， 模拟 了 自然过 程 ， 在解 决 全 局最 优 解 的问 题 上有着独 到 的优 点 ， 但 计算 时间 相 对较 长 ； 梯 度 算 法和动态 规划算法 计算时需要 有一 个初 值 ， 而且
荷最大 点 Ｐ ， 并 过该 点作 水 平线 ， 以很 小 的 步长 △ Ｐ 向下移 动 ， 由于存 在两 个 负荷 高峰期 ， 因此水
抑负荷波动 ， 实现削峰填谷 。在负荷预 测 的基 础上 ， 提 出功率差充 放 电方式的 削峰填谷算 法 ， 利用 电池组 容 量、 充放 电功率 ， 日负荷 曲线等 条件 ， 实现 削峰填 谷 ， 并与恒 功率算法 比较 ， 体现 出功率差 方式的优越性 ， 最 后
通过仿真计算验证优化效果 。 关键词 ： 削 峰填谷 ； Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ ； 负荷预 测 ； 恒功率 ； 功率差
恒功 率方 式是 指在 充放 电阶段 电池储 能 电站 以恒 定 的功率 进行 充 放 电 引。如 图 ｌ 所 示 为某 日的 日负 荷预 测 曲 线 ， 假设 预 测 负 荷 与 实 时 负荷
相 同 。１ 点 到 ７点 和 中午 １ ２点 左 右 各 存 在 一 个
性约 束较 大 ， 无 特 别 的优势 可 言 ； 燃 气轮 机调 峰机 组启 停 迅速 ， 建设 周期 短 ， 但 由于主 要燃 料是 天然 气， 因 此运 行 成 本 较 高 ； 水 电机 组 调 峰方 便 快 速 、 经济 性 好 、 污染小 ， 但 受 季节 影 响 较 大 ， 容 易造 成 枯水 期调 峰 能 力 不 足 ， 丰水 期 弃水 的现 象 。 随着 蓄 电池技 术 的不 断 发 展 ， 电池 储 能 越来 越 得 到人 们 的重视 。相 对 其 他 的 调 峰 方式 ， 电池 储 能从 负 荷侧 双 向调节 峰 谷差 ， 改善 负荷 特性 ， 也 就能 够减 少 系统备 用容 量 ， 提高 输 配 电设 备 的利用 率 ¨ ４ 。 。
平线与 负荷 曲线 有 四 个 交点 ， 即两 段放 电时 间 区 域， 如果两个 时间段 的时间之和等于 总的放 电时 间
３ ８
上 海 电力
５ 一Ｓ ｄ＜
２ ０ １ ５年第 ３期
（ ４ ）
，
则找到 了两个放 电区间 ， 否则水 平线继续 向下移
动， 直到两个 相交 的时间段之 和等于 。 该方 法 步骤 简便 ， 计 算 简单 ， 但准确性较差。 尤其 当实际 日负荷 曲线 的峰谷 时 间较预 测负 荷 曲 线有 推迟 或者 提前 时 ， 拟定 的充 放 电策略 失效 ， 削
发给 每组 电池 Ｊ 。 目前针对 削峰 填谷 策 略 的研究 主要采 用 模 拟
池组 的容量 Ｊ ｓ 和设定 的充放 电功率 Ｐ， 计算 出总 的 充 电时间和总 的放 电时间 Ｔ＝ Ｓ ／ Ｐ 。然后在 负荷 曲
线 中找 到 负 荷 最 小 点 Ｐ 经 过 此 点 作 一 条 水 平
２ 基 于 负荷 预 测 的 电池储 能 电站调 峰 算 法
２ ． １ 基 于恒功 率 充放 电方式 的削峰 填 谷方法
峰填 谷失 败 。
式（ ２ ） 是 充 电功 率 必 须 小 于 电池 容 量 ， 其 中
Ｊ ｓ 是 总 的充 电功 率 ； 式（ ３ ） 表 示 放 电 功 率 小 于 电 池容 量 ， 其中 Ｓ 是 总 的放 电功 率 ； 式（ ４） 则 表 示
２ ０ １ ５年第 储 能 电站 削峰 填 谷 算 法 分析
万 军 ， 王 学宽 ， 朱俊 杰 ， 魏
（ 国网上海市电力公 司检修公 司， 上海
琼
２ ０ ０ ０ ６ ３ ）
摘
要： 电池储 能电站凭借着其运行控制方式 的灵活性越来越多 的应用到 电力系统 中， 特别是 可以有效地平
线， 以很小 的步长 △ Ｐ １ 向上 移 动 ， 该 水平 线会 与负
荷 曲线 有两个交点 ， 如果 两个交点 间的时 间区域 等 于总 的充 电时 间 ， 那 么 就 找到 了充 电 区域 ， 反之
继续 向上 移动直至找 到充 电时 间段 。 同样 ， 求 解放
电区域 采用类似 的方法 ， 首先在负荷 曲线 中找到 负
中图分类号 ： Ｔ Ｍ９ １ ２ 文献标志码 ： Ｂ
削 峰填谷 是 提 高 电能 利 用 率 ， 改 善 电 网 经 济 性 的重 要措施 ， 也 是 电力 系统 不 得 不 面 对 和解 决
梯度算 法不适合处 理含 有不连续 约束的 问题 ， 。
的问题 ， 但是 不 同 的电源结 构 和峰 谷负荷 差 ， 实 现
１ 典型算法
电池 储能 系统 的削峰填 谷 功能 可 以分为 两 步
图 １ 典 型 日负 荷 预 测 曲线
恒功率充放 电方式实 现的一般步骤是 ： 根据 电
来 完 成 。第一 步是 日前 优化 ， 在新 的一天 开始 前 ， 根据 预测 出的 日负 荷 曲线 ， 优化 出 ２ ４ ｈ的 Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ 最优 充放 电策 略 ， 即每个 时刻 电池是 否充 放 电 ， 充 放 电的功 率 大小 为 多少 。第 二 步是 实 时 控 制 ， 根 据 日前优 化 给 出 的充 放 电 策 略 ， 以及 当前 的 负荷 值、 电池状 态 等数 据 ， 计 算 出充放 电功率 指令 并下
负荷 低谷 ， 上 午 ９点 到 １ １点和 下午 ２点 到 ５点这
两个 时 间段是 负荷 高峰 。
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荷最大 点 Ｐ ， 并 过该 点作 水 平线 ， 以很 小 的 步长 △ Ｐ 向下移 动 ， 由于存 在两 个 负荷 高峰期 ， 因此水
抑负荷波动 ， 实现削峰填谷 。在负荷预 测 的基 础上 ， 提 出功率差充 放 电方式的 削峰填谷算 法 ， 利用 电池组 容 量、 充放 电功率 ， 日负荷 曲线等 条件 ， 实现 削峰填 谷 ， 并与恒 功率算法 比较 ， 体现 出功率差 方式的优越性 ， 最 后
通过仿真计算验证优化效果 。 关键词 ： 削 峰填谷 ； Ｂ Ｅ Ｓ Ｓ ； 负荷预 测 ； 恒功率 ； 功率差
恒功 率方 式是 指在 充放 电阶段 电池储 能 电站 以恒 定 的功率 进行 充 放 电 引。如 图 ｌ 所 示 为某 日的 日负 荷预 测 曲 线 ， 假设 预 测 负 荷 与 实 时 负荷
相 同 。１ 点 到 ７点 和 中午 １ ２点 左 右 各 存 在 一 个
性约 束较 大 ， 无 特 别 的优势 可 言 ； 燃 气轮 机调 峰机 组启 停 迅速 ， 建设 周期 短 ， 但 由于主 要燃 料是 天然 气， 因 此运 行 成 本 较 高 ； 水 电机 组 调 峰方 便 快 速 、 经济 性 好 、 污染小 ， 但 受 季节 影 响 较 大 ， 容 易造 成 枯水 期调 峰 能 力 不 足 ， 丰水 期 弃水 的现 象 。 随着 蓄 电池技 术 的不 断 发 展 ， 电池 储 能 越来 越 得 到人 们 的重视 。相 对 其 他 的 调 峰 方式 ， 电池 储 能从 负 荷侧 双 向调节 峰 谷差 ， 改善 负荷 特性 ， 也 就能 够减 少 系统备 用容 量 ， 提高 输 配 电设 备 的利用 率 ¨ ４ 。 。
平线与 负荷 曲线 有 四 个 交点 ， 即两 段放 电时 间 区 域， 如果两个 时间段 的时间之和等于 总的放 电时 间
３ ８
上 海 电力
５ 一Ｓ ｄ＜
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（ ４ ）
，
则找到 了两个放 电区间 ， 否则水 平线继续 向下移
动， 直到两个 相交 的时间段之 和等于 。 该方 法 步骤 简便 ， 计 算 简单 ， 但准确性较差。 尤其 当实际 日负荷 曲线 的峰谷 时 间较预 测负 荷 曲 线有 推迟 或者 提前 时 ， 拟定 的充 放 电策略 失效 ， 削
发给 每组 电池 Ｊ 。 目前针对 削峰 填谷 策 略 的研究 主要采 用 模 拟
池组 的容量 Ｊ ｓ 和设定 的充放 电功率 Ｐ， 计算 出总 的 充 电时间和总 的放 电时间 Ｔ＝ Ｓ ／ Ｐ 。然后在 负荷 曲
线 中找 到 负 荷 最 小 点 Ｐ 经 过 此 点 作 一 条 水 平