由于新能源发电得到大力发展并大规模应用在电力系统中，特别是光伏发电在电力系统的用户侧快速发展，但其不确定性导致电力系统的功率在时空分布上严重不平衡，严重影响了电力系统的平衡性与稳定性。如何有效地平抑光伏的输出，在一定程度上降低对电力系统平衡性的冲击，是光伏发电能否在用户侧大规模发展的决定性因素。

西安科技大学电气与控制学院的商立群和大运汽车股份有限公司的张建涛在2024年第2期《电气技术》上撰文，利用储能与光伏发电联合运行解决新能源发电影响电力系统平衡性与稳定性的方法，并提出了以充放电次数和充放电深度对储能电池寿命的影响为考量的储能电池动态损耗模型，同时以用户侧的某居民小区为研究对象，为其提供最优的光储系统配置参数

研究背景

随着光伏渗透率的不断提高，对电网稳定运行的冲击也随之增大，而储能装置是消纳光伏发电、提高系统稳定性的有效手段，与光伏发电共同组成光储系统，运行于电源侧、负荷侧；同时用户侧的光储系统可以降低用户用电支出、提高供电的可靠性，因此用户侧光储系统的研究已经成为世界各国能源转型的重要研究方向。

论文所解决的问题及意义

本课题研究旨在利用储能系统降低光伏发电对电力系统的冲击性，降低了负荷峰谷差、平滑了负荷曲线，降低了用户侧光伏发电的弃光率，在此基础上研究了针对不同目标下的光储系统最优的运行场景，能够更准确、客观地进行光储系统优化配置及为投资商提供投资决策；同时本课题研究所提出的储能动态衰减模型，能够更精确地预测储能电池的服务年限，更合理地安排充放电次数和放电深度，使配置的光储系统获取最大的经济收益。

论文方法及创新点

研究人员定义了储能健康状态模型和寿命衰减模型，共同构成储能电池损耗模型其中所提出的储能电池动态损耗模型考虑了充放电次数和充放电深度对储能电池寿命的影响，以现有的实验数据为基础，通过改进曲线拟合方法及线性分段处理方法，获得更加准确的曲线拟合函数和与原曲线更加贴合的分段线性函数，建立更贴合实际运行的储能电池动态损耗模型。

同时在算例中综合考虑了不同场景下的单位容量光伏出力及负荷需求，使用不同的权重求解方法得到综合典型日的单位容量光伏出力及负荷需求，以运营商年均收益最大及负荷峰谷差最小为目标，对比分析使用多目标粒子群算法求解不同运行场景下某居民小区的光储系统配置问题。

1 曲线拟合及线性分段结果

图1 储能SOH与寿命损耗程度的关系曲线及线性分段结果

式1

2 光伏出力及负荷需求数据的处理

2.1 光伏出力数据的处理

图2 不同季节典型日单位容量光伏出力曲线

使用层次分析法（analytic hierarchy process, AHP）对不同季节的单位容量光伏出力取权重值，根据所得权重，对不同季节的单位容量光伏出力加权求和，得到具有综合特性的典型日单位容量光伏出力。

图3 典型日单位容量光伏出力曲线

2.2负荷需求数据的处理

图4 各场景负荷曲线

使用熵值法对不同季节典型日的负荷功率取权重因子，加权后得到综合典型日的负荷需求，并以此作为居民小区负荷需求的基础数据。

图5 综合典型日的负荷曲线

3 仿真验证

通过设置三种不同的场景验证模型的有效性及光储运行的最佳场景：

场景 1：采用本文所提方法为居民小区配置光 储系统，对储能电池SOH与寿命损耗的关系进行简 单的分段线性化处理，不考虑储能电池寿命损耗对 储能系统运行的影响，在满足约束条件情况下，储 能系统只利用光伏出力补充电能，储存的电能在负 荷高峰时段进行供能。

场景2：配置ESS时考虑储能电池运行对寿命 损耗和容量衰减的影响，其余条件与场景1一致。

场景3：配置ESS时考虑储能电池运行对寿命 损耗和容量衰减的影响，储能系统并网运行，使储 能在“低储高放”的套利模式下运行，其余条件与场景1一致。

结论

通过对比三种场景下的仿真计算结果可得出如下结论：

1）本文通过引入多种气候条件下的光伏出力和不同季节下的负荷需求，使居民小区光储系统的配置结果更精确，更具有实际效用。为小区配置储能不仅能够获得经济效益，还能够发挥储能系统“削峰填谷”的作用。从配置结果可知，配置的储能系统容量不大，能够满足居民小区占地面积小的要求。

2）要使储能系统具有较强的光伏出力消纳能力，光储系统首选运行于场景2下；要使光储系统的经济性最优且储能系统平滑负荷曲线的能力突出，则光储系统首选运行于场景3下。本文所提模型有助于更准确、客观地进行光储系统优化配置及投资决策。

3）采用储能动态衰减模型，能够更精确地预测储能电池的服务年限，更合理地安排充放电次数和放电深度，以获取更大的经济收益。

团队介绍

研究人员隶属于西安科技大学电气与控制工程学院，长期致力于电力系统控制与保护、新能源发电技术等领域的研究，主要涉及配电网单相接地故障选线及区段定位、配电网单相接地故障柔性消弧、电力变压器故障诊断、光伏发电系统故障诊断、可再生能源发电与并网等研究方向。

本工作成果发表在2024年第2期《电气技术》，论文标题为“计及储能电池寿命衰减的居民小区光储优化配置”，作者为商立群、张建涛。本课题得到陕西省自然科学基础研究计划资助项目的支持。