【研究】需求响应对光伏微网储能系统配置有何影响？

研究背景

当前，大规模分布式光伏并网和消纳困难，弃光严重。在光伏微网中配置合理容量的储能设备是促进分布式光伏就地消纳、提高光伏系统效能的有力方式。随着电力市场的完善和通信、计量设施的普遍应用，用户侧参与需求响应带来的负荷优化成为微网投资规划运行中不可忽视的因素。因此，研究多时段需求响应对光伏微网储能配置的影响，对光伏微网商业化投资决策有着重要的意义。现阶段，由于储能器件价格昂贵，储能容量的配置不宜过大，过大的储能容量将显著增加投资成本；储能容量的配置也不能过小，过小的储能容量无法保证系统   在离网时段的稳定运行，也不利于促进光伏的消纳。因此，如何合理配置微网的储能容量已成为当今众多学者关注的焦点。此外，随着光伏微网的日益发展和电力市场的逐渐成熟，考虑具体的需求响应方式(如峰谷分时电价)对光伏微网内的能量调度及储能容量配置的影响都尤为重要，而通过分析已有微网储能优化配置及需求响应的研究发现，此方面的研究还相对匮乏。因此，探究电力市场环境下需求响应对光伏微网储能系统配置的影响，对光伏微网商业化投资决策具有重要意义。

主要创新点

本文在峰谷分时电价下，构建基于电量电价弹性矩阵的用户多时段电价响应模型，将需求侧响应与储能技术纳入光伏微网调度优化，构建微电网投资收益模型。考虑功率供需平衡、用电侧电价弹性、储能系统能量损耗等约束条件，以光伏利用率最大和年净利润最大为目标，采用改进非劣排序遗传算法II求解所建计及需求响应的储能系统多目标容量优化配置模型。

解决的问题和意义

本文针对光伏微网系统，在微网运行优化调度问题中需同时引入需求响应和储能系统。在峰谷分时电价下，构建基于电量电价弹性矩阵的用户多时段电价响应模型，将需求侧响应与储能技术纳入光伏微网调度优化，构建微电网投资收益模型。考虑功率供需平衡、用电侧电价弹性、储能系统能量损耗等约束条件，以光伏利用率最大和年净利润最大为目标，采用改进非劣排序遗传算法II求解所建计及需求响应的储能系统多目标容量优化配置模型。结果显示：由于现阶段储能器件价格昂贵，光伏微电网经济效益不明显，随着储能成本逐渐降低，或储能补贴政策的进一步驱动，光伏微电网的商业投资潜力将进一步提升。在电力市场环境下，计及用户对峰谷分时电价进行多时段需求响应的光伏微电网，所需配置的刚性储能容量降低，光伏即时消纳率降低，因此，若要达到响应前相同的光伏消纳率水平，光伏微电网需配置更高容量的储能，以促进午间剩余光伏的就地消纳。将优化方法应用于某实际微电网，验证了模型和算法的合理性。本文工作将为电力市场环境下光伏微电网的储能投资决策提供参考。