摘要：有效协调小容量分布式发电（distributed generation，DG）和集中式可再生能源发电（collected renewable generation，CRG）是中国未来智能电网发展的重要特征。分散储能系统（distributed energy storage system，DESS）和集中储能系统（mass energy storage system，MESS）将在大容量CRG和小容量DG的安全、稳定接入大电网中发挥重大作用。本文在对智能电网兼容性稳定性问题进行深入分析的基础上，探讨了考虑电网供蓄特性的协同调度，提出了基于供蓄特性的智能电网调度策略。
关键词：智能电网；兼容性；稳定性；可再生能源发电；分布式发电；储能系统
引言
在能源短缺、环境保护和气候变化等问题日益突出的背景下，开发清洁能源，实现能源优化配置，成为了世界各国的共同选择，可再生能源发电根据其接入电网的方式可分为分布式发电（distributed generation，DG）和集中式可再生能源发电（collected renewable generation，CRG）。为顺应新能源时代，中国正在建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。构建具有“自愈、兼容、优化、互动、集成”五大特性的柔性电力网络系统。特别是通过新型储能系统（energy storage system，ESS）的优化配置及控制，支持大规模可再生能源的接入，有效兼容间歇性的集中与分布式发电，成为智能电网适应未来经济社会发展和新能源革命的一个先决条件。大规模ESS接入对于平抑和消纳DG及CRG的并网冲击的作用越来越被业界所广泛认同，成为智能电网兼容性研究的一个重要内容和技术关键。
1 智能电网兼容性问题
1.1 DG接入给传统电网带来的主要问题
DG一般接入配电网，它的接入使得配电网各支路潮流不再是单方向流动，将对电网带来较大影响：
1）DG直接接入配电网后，会引起系统电压和频率的偏差、电压波动和闪变等电能质量问题。
2）当配电网发生故障时，并网的DG可能会与线路电容发生铁磁谐振而造成过电压，损坏变压器等电气设备，扩大停电事故，降低系统安全可靠性。
3）DG发电量的高度不确定性使得DG的直接并网会增大负荷预测和调度运行管理的难度，降低系统可靠性；如果仅将DG作为备用电源，则将会造成资源浪费，影响电网效益。
1.2 CRG接入给传统电网带来的主要问题
CRG的大规模接入将对节能减排、能源结构优化起到重要而积极的作用，但在实际并网过程中，以下影响不容忽视：
1）CRG接入会使大电网的安全稳定运行、统一调度控制以及受端电网低谷调峰（甚至出现负调峰）面临严峻考验。
2）CRG采用大量的电力电子型电源，直接接入极易引起谐振，并造成谐波污染。
3）相比于传统电源，CRG故障概率与检修频率会比较高。因此，受端电网应具备应对短时间缺失大容量输入电源的能力。
2 储能技术在智能电网中的作用
储能技术的应用是在传统电力系统生产模式基础上增加一个存储电能的环节，使原来几乎完全刚性的系统变得柔性起来，电网运行的安全性、可靠性、经济性、灵活性也会因此得到大幅度的提高。因此有人将储能技术誉为电力生产过程中的第六环节，电力储能技术的应用前景非常广阔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1 储能技术在坚强智能电网中的作用
储能技术可以有效地消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本，促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性，是构建智能电网及实现目标不可或缺的关键技术之一。
2.1.1储能技术在电力系统稳定中的作用
在传统的电力系统中，任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡，而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快，就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡，这是一种主动致稳电力系统的思想，可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。
2.1.2储能技术在新能源发电中的作用
风能和太阳能存在间歇性、不稳定性和不可控性等缺陷，为保证其供电的均衡性和连续性，储能装置成为风力发电、光伏发电系统的关键配套部件。
2.1.3储能技术在分布式发电中的作用
基于电网稳定性和经济性考虑，分布式发电系统要存储一定数量的电能，用以应付突发事件。现代储能技术已得到了一定程度的发展，可以改善电能质量、维持电网稳定；在分布式电源不能发电期间向用户提供电能。
3 大规模ESS 接入分析和调度策略
集中式大型储能系统（mass energy storage system，MESS）可以称之为大规模ESS，小容量分布式储能系统（distributed energy storage system，DESS）虽然单体容量小，但是由于其在配电网中大量分布，同样也是一种大规模ESS。DESS/MESS对建造环境要求低，可就地布置，适用于城网储能，同时，存储容量范围大，响应速度快，且有瞬间数倍存储释放能力，可贯穿应用于整个用电系统。
3.1 大规模ESS 对提高智能电网兼容性的分析
大规模ESS接入电网，并实现DG/CRG 有效协调，将会给整个电网带来深刻的影响，可提高智能电网的兼容性。
1）对电网的紧急支持作用。当大容量区外受电信道（包括远距离CRG）和大容量本地机组突然中断时，安装于发电侧或受端侧的电能量型MESS可迅速响应，释放数倍的电力。这样可减轻受电通道或本地机组突然中断对系统造成的冲击。同样，当配电网因某种故障造成大量DG中断时，DESS可迅速发挥重要的电源支撑作用。
2）对系统的稳定作用。通过DESS/MESS的能量存储和缓冲输出，可使DG/ CRG即使在负荷波动较快和较大的情况（系统达到峰荷时）下，仍能够运行在一个稳定的输出水平。
3）对可再生能源发电的补充作用。适量储能可以在DG/CRG单元不能正常运行（新能源无法发电或波动较大）的情况下起到过渡作用。
4）对可再生能源发电的协调控制作用。新型储能与可再生能源发电一一对应布置，使得不可调度的DG/CRG发电单元能够作为可调度机组单元运行，实现与大电网的并网运行，必要时提供削峰填谷、紧急功率支持等服务。
5）对电网运营商与自备DG用户的有效协调作用。当负荷低峰或配电网故障需要DG 退出运行时，用户可将电能储存在储能装置中；当负荷高峰或故障排除后，用户可将电能从储能装置中释放，实现逆向售电。
4 结束语
中国能源布局决定了大容量CRG和小容量DG将在较长时间内相结合并协调发展。如何配置、调控大规模DESS/MESS，以提高对DG/CRG的兼容性能，决定了智能电网的实用性、扩展性乃至发展方向。大规模DESS/MESS 接入电网后，不仅可以实现电网削峰填谷，降耗增收，减少和缓解输电、变电、配电设施的投入，还可以有效兼容DG/CRG等间歇性电源对电网的冲击，提高电网的安全稳定性和需求侧用户电力可靠性。发展具备兼容各类可再生能源发电接入能力、考虑电网供蓄特性的统一协同调度的智能电网，是实现电网科学发展的关键技术手段。
参考文献：
[ 1 ] 刘振亚.大力发展特高压技术 推动能源利用方式创新与变革[EB/OL].
[ 2 ] 肖世杰.构建中国智能电网技术思考.电力系统自动化，2009，33（9）：124.
论文作者:王丽萍,刘毅,张彦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/25
标签：电网论文; 储能论文; 智能论文; 系统论文; 作用论文; 电能论文; 分布式论文; 《电力设备》2018年第3期论文;