变电站储能研究现状及储能优化控制技术分析

曹武广

摘要：对变电站中的储能系统进行优化，可以对供电质量进行一定程度的提高，通过削峰填谷可以对供电、用电的平衡性进行调整。因此，本篇以变电站储能研究现状及储能优化控制技术分析为题，对变电站储能研究现状进行了简要概述，并在此基础上，对储能控制技术的优化策略进行了详细分析。

关键词：变电站储能；研究现状；储能优化

随着当今社会科技与经济的不断发展，各类能源进行合理开发、高质量储存与高效利用的重要性不断提升。在对科技与经济进行高速发展时，难免会出现对于不可再生能源消耗较大的问题，因此加强对新能源开发与利用逐渐成了当前发展的主流。在这样的背景下，加强对变电站储能现状的了解、对当前变电站储能系统进行优化的需求逐步提高。

一、变电站储能的研究现状

随着当前社会发展的变化，对变电站储能进行进一步研究的需求不断提高。对当前形势的分析研究后发现，由于当前变电站在对配电系统进行设计建立时，缺少对用电需求增长速率的正确认识，可能出现变电站变压器容量与实际需求不匹配的情况，从而导致变压器过载引发的一系列危害。同时，由于近年来各项环保政策的不断出台与落实，对不可再生能源的节省意识逐步提高，且各类新能源产品对不可再生能源的使用较少，因此其出现与发展符合当前重视环境保护的发展趋势。在这样的背景下，我国对新能源产品的使用不断增加，用电需求也随之逐步提高，导致变电站配电系统的负荷增长较为迅速，这一情况的出现可能会给变电站运转带来一定的安全隐患。当前大多数变电站采用分布式方法进行发电，这一方法可以对用电相对集中时带来的电源压力进行一定程度的缓解，但由于分布式发电方法具有间歇性，因此当变电站的发电功率过大时，可能出现传输功率过压这一现象，导致传输功率出现较大损失。当前研究表明，在变电站中加强储能系统功率调节的灵活性，能够对分布式发电方法的弊端进行一定程度的改善。储能系统分为分布式和集中式，与集中式存储系统相比，分布式存储的安装更为简便灵活，且容量相对较小，因此在储能系统的实际安装使用时加强对分布式存储系统的使用，可以使其投资风险得到一定程度的控制。除此之外，使用分布式存储技术可以对电力传输中可能出现的损耗进行控制，从而使变电站储能系统的可靠性与稳定性得到一定程度的提高。

二、变电站储能优化策略

1、通过分布式储能系统进行完善

通过对分布式储能系统进行完善的方式对储能控制技术进行优化的具体内容如下：

首先，在详细分析变电站多种储能模式后，通过调整储能系统接入电网的方式对分布式储能系统进行完善。以110（35） kV的变电站为例，当储能系统接入低压母线时，接线方式较为简便。在这一接线方式下，若是储能系统容量较大，同时储能系统能够承受整段母线上的供电需求时，可以使用削峰填谷模式、电能质量模式或同时使用两种控制模式；若是储能系统容量较小，则可以使用削峰填谷运行模式。当储能系统接在10kV的出线上时，储能系统的容量较小，且这一方式只能满足一条变电站出线在紧急情况下的供电，因此可以使用削峰填谷模式、电能质量模式或同时使用两种控制模式，从而保证在紧急情况下对关键用户进行持续供电。当储能系统接在应急母线上时，这一接线方式可以使变电站在面对紧急情况时，为一条或多条出线上的供电提供保障，具有较高的适应性，但是采用这一接线方式时所需要的设备数量和种类相对较多。同样地，使用这一接线方式时可以使用削峰填谷模式、电能质量模式或同时使用削峰填谷和电能质量控制模式，达到在紧急情况下对关键用户进行持续供电的目标。

其次，若要对分布式储能系统进行完善，还要对削峰填谷模式和电能质量模式的相关内容进行明确。对于电能质量模式而言，当变电站中检测到电能质量出现问题时，储能系统会切断电网对关键用户的供电，同时使用储能电池为其供电，保障关键用户的用电安全，直到电池中的电能完全消耗或电能质量问题得到解决。使用电能质量模式时，可以对不同用户对电能质量的需求进行深入了解，并在此基础上对启动条件进行预设，例如当用户的要求为持续供电时，就需要储能系统在检测到供电出现中断时启动，保障用户持续用电的需求。对于削峰填谷模式而言，需要根据变电站的负荷情况对该模式的运行方式进行适应性调整。第一，对储能系统放电和充电的启动值进行预测和设置，同时对变电站的实时负荷进行监测，当变电站的实时负荷超过工作人员所设的放电启动值时，储能系统放电，使变电站的实时负荷减少至放电启动值以下；当负荷低于充电启动值时，储能系统进行充电，使变电站的实时负荷提高至充电启动值之上。这一运行方式可以将变电站的实时负荷控制在预设范围内，但是相关工人员需要对变电站的当天负荷进行预测后，对预设范围进行调整与设置，对工作人员准确预测变电站负荷的能力要求较高，若是对负荷的预设范围调整缺乏合理性，可能导致系统常年无法达到预设值，从而使储能系统的利用率得不到保障，因此这一方式适合使用在储能系统容量较大且容量较富裕的变电站中。第二，对恒功率进行定时调整，通过设定储能系统输出额定功率的时间段，对用电高峰时变电站的输出功率进行限制，从而使用电高峰时的负荷得到一定程度的补偿。这一运行方式在用电高峰时段相对稳定的情况下使用效果较好，相反的若是用电高峰时段变化较大，可能导致用电高峰时段的负荷补偿效果达不到预期。第三，对输出功率进行定时阶梯式调整，通过对变电站各时间段的用电情况进行分析，对变电站在不同时段用电负荷的一般规律进行总结，为不同用电时间段设定不同的储能系统输出功率，从而使用电高峰时段的负荷补偿效果得到进一步提升。这一运行方式设置较为复杂，因此在负荷变化较为规律的变电站中使用效果较好。

2、通过平衡充放电的方式进行优化

通过对储能技术进行优化，可以使变电站的负荷高峰与低谷得到一定程度的平衡，从而使变压器负荷率得到一定程度的减小，变电站的使用年限得以延长。通过平衡充放电的方式对储能控制技术进行优化，可以使变电站在负荷低谷时进行充电，对电能进行最大限度地储存与吸收；当变电站处于负荷高峰时进行放电，补偿用电高峰时的负荷。平衡充放电进行储能控制的流程图如下：

图1 平衡充放电进行储能控制流程图

通过平衡充放电进行储能控制工作时，工作人员首先通过对相关数据进行潮流计算，得到所需的储能可调节容量、割线峰值、谷底填充线值等，之后对储能系统参数、日负荷等所需数据进行输入；在各项参数输入后，储能系统会对变电站的上部电网供电负荷进行实时监测，当负荷超出割线峰值、低于谷值填充线时分别进行放电和充电，直到充电量与放电量达到平衡。

结束语

综上所述，在明确了当前变电站储能现状的基础上，对储能系统的控制技术进行完善与优化，能够使变电站的供电稳定性得到一定程度的提升，延长变电站的使用年限，同时还可以促进各类新能源产品的使用与发展，从而使石油、煤炭等不可再生能源的使用和有害气体的排放得到有效控制，促进环保政策的深刻落实。

参考文献：

[1]程鑫,龚贤夫,张哲,张海波,姚伟,刘新苗.电化学储能在保底变电站中的配置方案与控制策略[J].电力自动化设备,2022,(01):86-92.

[2]王晨,徐光福,侯炜,陈俊,朱皓斌,王健,高姗姗.弱电网下变电站级微网运行模式平滑切换控制策略[J].现代电力,2021,(03):258-267.

[3]刘新萌,时荣超,吕风波,鞠力,杨帆.基于变电站资源建设充换电(储能)站和数据中心站多功能优化配置方法[J].电气技术,2021,(02):1-5+41.

[4]吕亚霖,尹常永,李奇峰.变电站储能研究现状及储能优化控制技术分析[J].电子世界,2020,(22):20-21.