ＤＯＩ
：
１０．７５００
／
ＡＥＰＳ２０１３０７１９００５
微电网复合储能多目标优化配置方法及评价指标
谭兴国
１
，
２
，
王
辉
２
，
张
黎
２
，
邹
亮
２
（
１．
河南理工大学电气工程与自动化学院
，
河南省焦作市
４５４００３
；
２．
山东大学电气工程学院
，
山东省济南市
２５００６１
）
摘要
：
复合储能在微电网功率平衡
、
平滑可再生能源波动
、
提升电能质量等方面发挥多重作用
，
针
对包含光伏发电
、
风力发电和典型负荷的微电网
，
提出一种合理配置复合储能容量的方法
。
针对复
合储能优化配置
，
以装置成本最低
、
功率匹配最佳
、
可再生能源输出功率平滑度最好建立复合储能
多目标优化数学模型
，
采用自适应惯性权重的粒子群算法求解复合储能多目标函数最优解
；
针对子
目标函数权重系数的确定
，
提出目标函数适应度离差排序法
；
提出了定量评估微电网储能多目标优
化效果的参数指标
，
并以此为依据
，
对比了微电网内蓄电池单一储能多目标优化与复合储能多目标
优化结果
。
最后
，
通过
ＭＡＴＬＡＢ
编程进行实例验算
，
验证了方法的合理
、
有效性
。
关键词
：
复合储能
；
微电网
（
微网
）；
多目标优化
；
离差排序法
；
评价指标
；
粒子群算法
收稿日期
：
２０１３
－
０７
－
１９
；
修回日期
：
２０１４
－
０１
－
０２
。
国家自然科学基金资助项目
（
５１１０７０６８
）；
中国博士后基金资
助项目
（
２０１２Ｍ５１１０２３
）；
新能源电力系统国家重点实验室开
放课题
（
ＬＡＰＳ１３０１７
）。
０
引言
不同于传统电网
，
微电网中的微电源等装置大
多基于逆变器或小容量发电机
，
系统惯性小
，
阻尼不
足
，
不具备传统电网的抗扰动能力
［
１
］
；
在微电网中
，
光伏发电
、
风电等可再生能源发电的间歇性与随机
性
、
负荷的随机投切
，
以及微电源的离网
、
并网等过
程给系统稳定运行和电能质量造成较大影响
，
引起
电压和频率波动
，
甚至系统失稳
［
２
］
。
储能装置通过
功率变换装置可实现功率的四象限灵活调节
，
实现
微电网内有功和无功功率的瞬时平衡
，
提高了系统
稳定性
［
３
］
。
由于储能系统的作用
，
微电网可实现微
电源和负荷两组不相关随机变量的解耦
，
有效削弱
风电和光伏发电等间歇性能源对微电网的负面影
响
。
此外
，
储能还是微电网定制电力技术的物理基
础
，
能满足用户对电能质量
、
供电可靠性和安全性的
多种要求
。
受限于储能技术的发展
，
目前尚不具备某单一
形式储能
，
同时满 足能 量和 功率 的要 求
，
且技 术成
熟
，
成本可接受
；
考虑到不同储能的特点
，
宜发展多
元复合储能技术实现不同储能的优势互补
，
最大限
度地发挥储能技术的性能
。
目前复合储能多由能量
型储能
（
以电池类为主
）
与具有快速响应特性的功率
型储能
（
如超级电容
、
飞轮储能等
）
构成
。
围绕复合储能配置
，
文献
［
４
］
提出基于机会约束
规划的混合储能优化配置方法
，
但其仅是成本最低
的单目标优化方法
；
文献
［
５
］
基于神经网络的方法对
复合储能平滑风电场中的功率波动进行优化
，
但其
应用范围限于风电场平波
；
文献
［
６
］
利用复合储能平
抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波
动
，
阐述了复合储能控制方法和参数设计
，
但未考虑
储能多种目标同步优化技术
；
文献
［
７
］
提出基于成本
分析的混合储能优化配置方案
，
但止于单目标优化
；
现有复合储能应用多集中在储能控制方法和就某一
单目标进行容量优化
，
较少考虑针对复合储能的多
目标控制及求解算法
。
文献
［
８
－
１０
］
提出了混沌多目
标遗传算法
、
粒子群算法
（
ＰＳＯ
）
等多目标优化算法
，
但对象并非储能装置
，
而是整个
（
微
）
电网
。
另外
，
上
述复合储能优化都未能提供定量评估优化效果的指
标
，
也缺乏单一储能与复合储能优化配置的对比
，
难
以对优化结果进行有效评估
。
本文以超级电容和蓄电池组成复合储能应用于
微电网
，
建立复合储能的多目标优化的数学模型
；
针
对目标函数权重计算提出了一种基于目标函数适应
度离差平均值排序的方法
；
应用自适应权重
ＰＳＯ
获
取复合储能最优解
；
提出了定量反映可再生能源波
动系数和微电网功率平衡程度的储能优化性能指
标
；
并就微电网内单一储能和复合储能多目标优化
效果进行了对比
。
１
微电网复合储能多目标优化建模
本文中微电网配置如图
１
所示
［
１１
］
，
包含风力发
电
、
光伏电池及微型燃气轮机作为可控微源
。
复合
—
７
—
第
３８
卷
第
８
期
２０１４
年
４
月
２５
日
Ｖｏｌ．３８
Ｎｏ．８
Ａ
ｐ
ｒ．２５
，
２０１４
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