Abstract A high proportion of photovoltaic power generation will have adverse effects on the stability of power system, and energy storage is considered to be one of the effective means to eliminate these effects. This paper analyzes the influence of photovoltaic power generation on the power system from the perspective of power flow, and then analyzes the effect of energy storage on restraining the influence. Firstly, the probability distribution model and energy storage model of components in power system are introduced, and the Latin hypercube sampling method and gram-Schmidt sequence normalization method are introduced. Secondly, a multi-objective optimization model was established, which considered the cost of the energy storage system, the off-limit probability of branch power flow and the network loss of the power grid. The optimal solution of the objective function was obtained by genetic algorithm. Finally, the simulation is carried out in IEEE24 node test system to analyze the influence of different photovoltaic access capacity and access location on the power system and the effect of energy storage on the power system, and the optimal energy storage configuration corresponding to different photovoltaic capacity is obtained.

Açar sözlər fotovoltaik enerji istehsalı; Enerji saxlama sistemi; Optimallaşdırılmış konfiqurasiya; Güc axını ehtimalı; Genetik alqoritm (ga)

Fotovoltaik enerji istehsalı yaşıl ətraf mühitin qorunması və bərpa olunan üstünlüklərə malikdir və ən potensial bərpa olunan enerjilərdən biri hesab olunur. 2020-ci ilə qədər Çinin fotovoltaik elektrik enerjisi istehsalı üzrə məcmu quraşdırılmış gücü 253 milyon kVt-a çatmışdır. Geniş miqyaslı PV gücünün fasiləliliyi və qeyri-müəyyənliyi güc sisteminə təsir göstərir, o cümlədən pik təraş, sabitlik və işığın atılması məsələləri və şəbəkə bu problemlərin öhdəsindən gəlmək üçün daha çevik tədbirlər görməlidir. Enerjinin saxlanması bu problemlərin həlli üçün effektiv üsul hesab olunur. Enerji saxlama sisteminin tətbiqi geniş miqyaslı fotovoltaik şəbəkəyə qoşulma üçün yeni bir həll gətirir.

Hazırda ölkədə və xaricdə fotovoltaik enerji istehsalı, enerji saxlama sistemi və ehtimal enerji axını ilə bağlı çoxlu araşdırmalar aparılır. Çoxlu ədəbiyyat tədqiqatları göstərir ki, enerji saxlama fotovoltaikdən istifadə dərəcəsini yaxşılaşdıra və fotovoltaik şəbəkə bağlantısının sabitliyini həll edə bilər. Yeni enerji elektrik stansiyasında enerji saxlama sisteminin konfiqurasiyası zamanı təkcə optik saxlama və külək saxlama idarəetmə strategiyasına deyil, həm də enerji saxlama sisteminin qənaətinə diqqət yetirilməlidir. Bundan əlavə, enerji sistemində çoxsaylı enerji saxlayan elektrik stansiyalarının optimallaşdırılması üçün enerji saxlayan elektrik stansiyalarının istismarının iqtisadi modelini, fotovoltaik ötürücü kanalların başlanğıc və son nöqtələrinin yer seçimini öyrənmək lazımdır. enerji saxlama yeri seçimi. Bununla belə, enerji saxlama sisteminin optimal konfiqurasiyası üzrə mövcud tədqiqatlar enerji sisteminə xüsusi təsiri nəzərə almır və çoxnöqtəli sistem üzrə tədqiqatlar irimiqyaslı optik saxlama əməliyyat xüsusiyyətlərini əhatə etmir.

Külək enerjisi və fotovoltaik kimi qeyri-müəyyən yeni enerji enerjisi istehsalının genişmiqyaslı inkişafı ilə enerji sisteminin əməliyyat planlaşdırılmasında enerji sisteminin enerji axınının hesablanması lazımdır. Məsələn, ədəbiyyat külək enerjisi ilə enerji sistemində enerji anbarının optimal yerləşməsini və tutumların bölüşdürülməsini öyrənir. Bundan əlavə, enerji axınının hesablanması zamanı çoxlu yeni enerji mənbələri arasında korrelyasiya da nəzərə alınmalıdır. Bununla belə, yuxarıda göstərilən bütün tədqiqatlar yeni enerji istehsalının qeyri-müəyyənliyini nəzərə almayan deterministik güc axını metodlarına əsaslanır. Ədəbiyyat külək enerjisinin qeyri-müəyyənliyini nəzərdən keçirir və enerji saxlama sisteminin yer seçimini optimallaşdırmaq üçün ehtimal olunan optimal enerji axını metodunu tətbiq edir ki, bu da əməliyyat iqtisadiyyatını yaxşılaşdırır.

Hal-hazırda alimlər tərəfindən müxtəlif ehtimal güc axını alqoritmləri təklif edilmiş və ədəbiyyatlarda Monte Karlo simulyasiya üsuluna əsaslanan qeyri-xətti ehtimal güc axınının verilənlərin çıxarılması üsulları təklif edilmişdir, lakin Monte Karlo metodunun vaxtında tətbiqi çox zəifdir. Ədəbiyyatda enerji anbarının yerini öyrənmək üçün ehtimal olunan optimal güc axınından istifadə etmək təklif olunur və 2 m nöqtə üsulundan istifadə olunur, lakin bu metodun hesablama dəqiqliyi ideal deyil. Bu məqalədə güc axınının hesablanmasında Latın hiperkub seçmə metodunun tətbiqi öyrənilmiş və Latın hiperkub seçmə metodunun üstünlüyü ədədi nümunələrlə göstərilmişdir.

Yuxarıdakı tədqiqatlara əsaslanaraq, bu işdə böyük miqyaslı fotovoltaik enerji istehsalı ilə enerji sistemində enerji saxlanmasının optimal bölüşdürülməsini öyrənmək üçün ehtimal güc axını metodundan istifadə olunur. Əvvəlcə ehtimal paylama modeli və enerji sistemindəki komponentlərin Latın hiperkub seçmə üsulu təqdim edilir. İkincisi, enerjinin saxlanması dəyəri, həddən artıq enerji axını və şəbəkə itkisi nəzərə alınmaqla çoxməqsədli optimallaşdırma modeli qurulur. Nəhayət, simulyasiya təhlili IEEE24 node test sistemində aparılır.

1. Ehtimal gücü axını modeli

1.1 Komponentlərin qeyri-müəyyənlik modeli

Fotovoltaik, yük və generator qeyri-müəyyənliyə malik təsadüfi dəyişənlərdir. Paylayıcı şəbəkənin ehtimal güc axınının hesablanmasında ədəbiyyatda ehtimal modeli izah edilir. Tarixi məlumatların təhlili vasitəsilə fotovoltaik enerji istehsalının çıxış gücü BETA paylanmasına uyğundur. Yük gücünün ehtimal paylanmasına uyğun olaraq, yükün normal paylanmaya uyğun gəldiyi güman edilir və onun ehtimal sıxlığının paylanması funksiyası belədir:

Şəkil (1)

Burada, Pl yük gücüdür; μ L və σ L müvafiq olaraq yükün gözləntiləri və dispersiyasıdır.

Generatorun ehtimal modeli adətən iki nöqtəli paylamanı qəbul edir və onun ehtimal sıxlığının paylanması funksiyası belədir

(2)

Burada, P – generatorun normal işləməsi ehtimalı; PG generatorun çıxış gücüdür.

Günorta saatlarında işıq kifayət qədər olduqda, fotovoltaik elektrik stansiyasının aktiv gücü böyükdür və vaxtında istifadəsi çətin olan güc enerji saxlama akkumulyatorunda saxlanılacaqdır. Yük gücü yüksək olduqda, enerji saxlama batareyası yığılmış enerjini buraxacaq. Enerji saxlama sisteminin ani enerji balansı tənliyidir

Şarj edərkən

(3)

Boşaltma zamanı

(4)

Məhdudiyyət

Şəkillər,

Şəkillər,

Şəkil, şəkil

Burada, St T zamanında yığılan enerjidir; Pt enerjinin saxlanmasının yükləmə və boşaltma gücüdür; SL və SG müvafiq olaraq doldurma və boşaltma enerjisidir. η C və η D müvafiq olaraq doldurma və boşaltma səmərəliliyidir. Ds enerjinin saxlanmasının öz-özünə boşalma dərəcəsidir.

1.2 Latın hiperkub seçmə üsulu

Qeyri-müəyyən amillər altında sistemin enerji axınının təhlili üçün istifadə edilə bilən simulyasiya metodu, təxmini metod və analitik metod var. Monte Karlo simulyasiyası ehtimal enerji axını alqoritmlərində ən dəqiq üsullardan biridir, lakin yüksək dəqiqliklə müqayisədə onun vaxtında olması aşağıdır. Aşağı seçmə vaxtları vəziyyətində, bu üsul adətən ehtimal paylama əyrisinin quyruğunu nəzərə almır, lakin dəqiqliyi artırmaq üçün seçmə vaxtlarını artırmaq lazımdır. Latın hiperkub seçmə üsulu bu problemdən qaçır. Bu, seçmə nöqtələrinin ehtimal paylanmasını effektiv şəkildə əks etdirməsini və seçmə vaxtlarını effektiv şəkildə azaltmasını təmin edə bilən iyerarxik seçmə üsuludur.

Şəkil 1-də Latın hiperkub seçmə metodunun və Monte Karlo simulyasiya metodunun 10-dan 200-ə qədər seçmə vaxtları ilə gözləntiləri və dispersiyaları göstərilir. İki üsulla əldə edilən nəticələrin ümumi tendensiyası azalır. Bununla belə, monte Karlo üsulu ilə əldə edilən gözlənti və dispersiya çox qeyri-sabitdir və çoxlu simulyasiyalarla əldə edilən nəticələr eyni seçmə vaxtları ilə eyni deyil. Latın hiperkub seçmə metodunun dispersiyası seçmə vaxtının artması ilə davamlı şəkildə azalır və seçmə vaxtları 5-dən çox olduqda nisbi səhv 150%-dən aşağı düşür. Qeyd etmək lazımdır ki, Latın hiperkub seçmə metodunun seçmə nöqtəsi Y oxuna görə simmetrikdir, ona görə də onun gözlənilən xətası 0-dır, bu da onun üstünlüyüdür.

Şəkil

ŞEK. 1 MC və LHS arasında müxtəlif seçmə vaxtlarının müqayisəsi

Latın hiperkub seçmə üsulu laylı seçmə üsuludur. Daxil olan təsadüfi dəyişənlərin nümunə yaratma prosesini təkmilləşdirməklə seçmə dəyəri təsadüfi dəyişənlərin ümumi paylanmasını effektiv şəkildə əks etdirə bilər. Nümunə götürmə prosesi iki mərhələyə bölünür.

(1) Nümunə götürmə

Xi (I = 1, 2,… ,m) m təsadüfi dəyişəndir və Şəkildə göstərildiyi kimi seçmə vaxtları N-dir. 2. Xi-nin məcmu ehtimal paylanması əyrisi bərabər intervalla və üst-üstə düşməyən N intervalına bölünür, hər bir intervalın orta nöqtəsi Y ehtimalının seçmə qiyməti kimi seçilir və sonra Xi= p-1 (Yi) seçmə qiyməti seçilir. tərs funksiyadan istifadə etməklə hesablanır və hesablanmış Xi təsadüfi dəyişənin seçmə qiymətidir.

Şəkil

Şəkil 2 LHS-nin sxematik diaqramı

(2) Permütasyonlar

(1)-dən alınan təsadüfi dəyişənlərin seçmə qiymətləri ardıcıl düzülür, ona görə də m təsadüfi dəyişənlər arasında korrelyasiya 1-dir, onu hesablamaq mümkün deyil. Təsadüfi dəyişənlərin seçmə qiymətləri arasında korrelyasiyanı azaltmaq üçün qram-Şmidt ardıcıllığının ortoqonallaşdırma metodu qəbul edilə bilər. Əvvəlcə K×M düzənli I=[I1, I2…, IK]T matrisi yaradılır. Hər bir sıradakı elementlər təsadüfi olaraq 1-dən M-ə qədər düzülür və onlar orijinal təsadüfi dəyişənin seçmə dəyərinin mövqeyini təmsil edir.

Müsbət iterasiya

Şəkil

Əks iterativ

Şəkil

“Şəkil” tapşırığı, götürmə(Ik,Ij) xətti reqressiyada qalıq dəyərin hesablanmasını təmsil edir Ik=a+bIj, rank(Ik) oriyentasiyada Ik elementlərinin ardıcıl sayı ilə kiçikdən böyüyə doğru formalaşan yeni vektoru təmsil edir.

İki istiqamətli iterasiyadan sonra korrelyasiyanı təmsil edən RMS dəyəri ρ azalmayana qədər, hər bir təsadüfi kəmiyyətin permutasiyadan sonra mövqe matrisi alınır, sonra isə ən az korrelyasiyaya malik olan təsadüfi dəyişənlərin permutasiya matrisi əldə edilə bilər.

(5)

Burada şəkil Ik və Ij arasında korrelyasiya əmsalı, cov kovariasiya, VAR isə dispersiyadır.

2. Enerji saxlama sisteminin çoxməqsədli optimallaşdırılması konfiqurasiyası

2.1 Məqsəd funksiyası

Enerji saxlama sisteminin gücünü və tutumunu optimallaşdırmaq üçün enerji saxlama sisteminin dəyəri, gücün məhdudlaşdırılması ehtimalı və şəbəkə itkisi nəzərə alınmaqla çoxməqsədli optimallaşdırma funksiyası qurulur. Hər bir göstəricinin müxtəlif ölçüləri ilə əlaqədar olaraq hər bir göstərici üzrə kənarlaşmanın standartlaşdırılması aparılır. Sapmanın standartlaşdırılmasından sonra müxtəlif dəyişənlərin müşahidə dəyərlərinin dəyər diapazonu (0,1) arasında olacaq və standartlaşdırılmış məlumatlar vahidlərsiz təmiz kəmiyyətlərdir. Faktiki situasiyada hər bir göstəricinin vurğulanmasında fərqlər ola bilər. Hər bir göstəriciyə müəyyən çəki verilsə, müxtəlif vurğuları təhlil etmək və öyrənmək olar.

(6)

Where, w is the index to be optimized; Wmin and wmax are the minimum and maximum of the original function without standardization.

Məqsəd funksiyasıdır

(7)

Düsturda λ1 ~ λ3 çəki əmsallarıdır, Eloss, PE və CESS müvafiq olaraq standartlaşdırılmış filial şəbəkəsi itkisi, filialın aktiv elektrik kəsişməsi ehtimalı və enerji saxlama sərmayəsinin dəyəridir.

2.2 Genetik alqoritm

Genetik alqoritm təbiətdə ən güclünün sağ qalmasının və ən güclünün sağ qalmasının genetik və təkamül qanunlarını təqlid etməklə qurulmuş bir növ optimallaşdırma alqoritmidir. Əvvəlcə kodlaşdırma, ilkin populyasiyanın hər birinin fərdi adından kodlaşdırılması (problemin mümkün həlli), buna görə də hər bir mümkün həll genotip fenotipinin çevrilməsi üçün, hər bir fərd üçün təbiət qanunlarına uyğun olaraq seçim etməli və seçilməlidir. hər bir nəsildən sonrakı nəsil hesablama mühitinə uyğunlaşmaq üçün güclü fərdin, ətraf mühitə ən uyğunlaşana qədər fərdin, Deşifrədən sonra problemin təxmini optimal həllidir.

Bu yazıda fotovoltaik və enerji saxlama daxil olmaqla enerji sistemi ilk növbədə ehtimal güc axını alqoritmi ilə hesablanır və əldə edilən məlumatlar problemin həlli üçün genetik alqoritmin giriş dəyişəni kimi istifadə olunur. Hesablama prosesi əsasən aşağıdakı addımlara bölünən Şəkil 3-də göstərilmişdir:

Şəkil

ŞEK. 3 Alqoritm axını

(1) Daxiletmə sistemi, fotovoltaik və enerji saxlama məlumatlarını daxil edin və Latın hiperkub nümunəsini və Qram-Şmidt ardıcıllığının ortoqonallaşdırılmasını həyata keçirin;

(2) Nümunə götürülmüş məlumatları enerji axınının hesablanması modelinə daxil edin və hesablama nəticələrini qeyd edin;

(3) Çıxış nəticələri seçmə dəyərinə uyğun gələn ilkin populyasiyanı yaratmaq üçün xromosom tərəfindən kodlaşdırılıb;

(4) Əhalidəki hər bir fərdin uyğunluğunu hesablayın;

(5) select, cross and mutate to produce a new generation of population;

(6) Tələblərin yerinə yetirilib-yetirilmədiyini mühakimə edir, yoxsa, geri addım (4); Əgər belədirsə, optimal həll deşifrədən sonra çıxarılır.

3. Nümunə təhlili

Ehtimal gücü axını metodu ŞEKİL-də göstərilən IEEE24-qovşaq test sistemində simulyasiya edilir və təhlil edilir. 4, burada 1-10 qovşaqların gərginliyi 138 kV, 11-24 qovşaqlarının gərginliyi 230 kV-dir.

Şəkil

Şəkil 4 IEEE24 node test sistemi

3.1 Fotovoltaik elektrik stansiyasının enerji sisteminə təsiri

Enerji sistemindəki fotovoltaik elektrik stansiyası, enerji sisteminin yeri və tutumu qovşaq gərginliyinə və filialın gücünə təsir edəcəkdir, buna görə də, elektrik şəbəkəsi üçün enerji saxlama sisteminin təsirini təhlil etməzdən əvvəl, bu bölmə ilk növbədə fotovoltaik enerjinin təsirini təhlil edir. Bu yazıda sistem üzərindəki stansiya, sistemə fotovoltaik giriş, ehtimal həddinin tendensiyası, şəbəkə itkisi və s. simulyasiya təhlili aparılmışdır.

As can be seen from FIG. 5(a), after photovoltaic power station is connected, nodes with smaller branch power flow overlimit are as follows: 11, 12, 13, 23, 13 to balance the node node, the node voltage and the phase Angle is given, have the effect of stable power grid power balance, 11, 12 and 23 instead of directly connected, as a result, several nodes connected to the limit the probability of smaller and more power, photovoltaic power station will access the node with balance effect is less on the impact of power system.

Şəkil

Şəkil 5. (a) enerji axınının limitdən kənar ehtimalının cəmi (b) qovşaqda gərginliyin dəyişməsi (c) müxtəlif PV giriş nöqtələrinin ümumi sistem şəbəkəsi itkisi

Enerji axınının həddini aşmaqla yanaşı, bu yazıda Şəkildə göstərildiyi kimi, fotovoltaikin qovşaq gərginliyinə təsiri də təhlil edilir. 5(b). Müqayisə üçün 1, 3, 8, 13, 14, 15 və 19-cu qovşaqların gərginlik amplitüdlərinin standart sapmaları seçilir. Bütövlükdə, fotovoltaik elektrik stansiyalarının elektrik şəbəkəsinə qoşulması qovşaqların gərginliyinə böyük təsir göstərmir, lakin fotovoltaik elektrik stansiyaları a-qovşaqlarının və onlara yaxın qovşaqların gərginliyinə böyük təsir göstərir. Bundan əlavə, hesablama nümunəsi ilə qəbul edilmiş sistemdə, müqayisə yolu ilə, fotovoltaik elektrik stansiyasının qovşaq növlərinə daxil olmaq üçün daha uyğun olduğu aşkar edilmişdir: ① daha yüksək gərginlik dərəcəsi olan qovşaqlar, məsələn, 14, 15, 16 və s., gərginlik demək olar ki, dəyişmir; (2) generatorlar və ya tənzimləyici kameralar tərəfindən dəstəklənən qovşaqlar, məsələn, 1, 2, 7 və s.; (3) xəttdə müqavimət düyünün sonunda böyükdür.

PV giriş nöqtəsinin enerji sisteminin ümumi şəbəkə itkisinə təsirini təhlil etmək üçün bu yazı Şəkil 5(c)-də göstərildiyi kimi müqayisə aparır. Görünür ki, böyük yük gücü olan və enerji təchizatı olmayan bəzi qovşaqlar pv elektrik stansiyasına qoşulsa, sistemin şəbəkə itkisi azalacaq. Əksinə, 21, 22 və 23 nömrəli qovşaqlar mərkəzləşdirilmiş enerji ötürülməsindən məsul olan enerji təchizatı ucudur. Bu qovşaqlara qoşulan fotovoltaik elektrik stansiyası böyük şəbəkə itkisinə səbəb olacaq. Buna görə də, pv elektrik stansiyasına giriş nöqtəsi gücün qəbuledici ucunda və ya böyük yükü olan qovşaqda seçilməlidir. Bu giriş rejimi sistemin enerji axınının paylanmasını daha balanslı edə və sistemin şəbəkə itkisini azalda bilər.

Yuxarıdakı nəticələrin təhlilində üç amil əsasında bu işdə fotovoltaik elektrik stansiyasının giriş nöqtəsi kimi 14-cü qovşaq götürülür və sonra müxtəlif fotovoltaik elektrik stansiyalarının tutumlarının enerji sisteminə təsiri öyrənilir.

Şəkil 6(a) fotovoltaik gücün sistemə təsirini təhlil edir. Görünür ki, hər bir qolun aktiv gücünün standart kənarlaşması fotovoltaik gücün artması ilə artır və ikisi arasında müsbət xətti əlaqə var. Şəkildə göstərilən bir neçə budaq istisna olmaqla, digər budaqların standart sapmalarının hamısı 5-dən azdır və rəsm rahatlığı üçün nəzərə alınmayan xətti əlaqəni göstərir. Görünür ki, fotovoltaik şəbəkəyə qoşulma birbaşa fotovoltaik giriş nöqtəsi və ya bitişik filialların gücünə böyük təsir göstərir. Elektrik ötürücü xəttinin ötürülməsi məhdud olduğundan, tikinti və sərmayənin həcminin ötürücü xətləri böyükdür, buna görə də bir fotovoltaik elektrik stansiyasının quraşdırılması, daşıma qabiliyyətinin məhdudlaşdırılmasını nəzərə almalı, xəttin ən yaxşı yerə çıxışına ən kiçik təsiri seçməli, əlavə olaraq, fotovoltaik elektrik stansiyasının ən yaxşı tutumunun seçilməsi bu effekti azaltmaq üçün mühüm rol oynayacaqdır.

Şəkil

Şəkil 6. (a) Filialın aktiv gücü standart sapması (b) filialın enerji axınının həddən artıq olma ehtimalı (c) müxtəlif fotovoltaik imkanlar altında ümumi sistem şəbəkə itkisi

ŞEK. 6(b) müxtəlif PV elektrik stansiyalarının gücü altında hər bir filialın həddini aşan aktiv gücün ehtimalını müqayisə edir. Şəkildə göstərilən budaqlar istisna olmaqla, digər budaqlar həddi aşmayıb və ya ehtimal çox az olub. ŞEKİL ilə müqayisədə. 6(a), görünə bilər ki, qeyri-limit və standart kənarlaşma ehtimalı mütləq əlaqəli deyil. Böyük standart sapma dalğalanmaları olan xəttin aktiv gücü mütləq məhdudiyyətdən kənara çıxmır və bunun səbəbi fotovoltaik çıxış gücünün ötürülmə istiqaməti ilə bağlıdır. Orijinal filial enerji axını ilə eyni istiqamətdə olarsa, kiçik fotovoltaik güc də məhdudiyyətə səbəb ola bilər. Pv gücü çox böyük olduqda, güc axını həddi aşa bilməz.

ŞEKİLDE. 6(c), sistemin ümumi şəbəkə itkisi fotovoltaik gücün artması ilə artır, lakin bu təsir açıq deyil. Fotovoltaik gücü 60 MVt artırdıqda, ümumi şəbəkə itkisi yalnız 0.5%, yəni 0.75 MVt artır. Buna görə də, pv elektrik stansiyaları quraşdırılarkən şəbəkə itkisi ikinci dərəcəli amil kimi qəbul edilməli və ilk növbədə sistemin stabil işləməsinə daha çox təsir edən faktorlar, məsələn, ötürücü xətlərdə enerji dalğalanması və limitdən kənar ehtimallar nəzərə alınmalıdır. .

3.2 Enerji anbarına girişin sistemə təsiri

Bölmə 3.1 Fotovoltaik elektrik stansiyasının giriş yeri və gücü enerji sistemindən asılıdır