東南大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員姜子卿、徐青山，在2015年第1期《電工電氣》雜志上撰文，如何削弱沖擊負(fù)荷對微電網(wǎng)的沖擊是微電網(wǎng)發(fā)展中亟待解決的問題。通過對沖擊負(fù)荷特性的分析，選用超級電容器作為儲能裝置，利用儲能來平抑功率的沖擊，并提出了基于頻譜分析的儲能容量配置優(yōu)化方法。由算例分析可以看出，該方法可以兼顧電網(wǎng)的供電可靠性和儲能成本的經(jīng)濟(jì)性。
近年來，微電網(wǎng)憑借其投資少、見效快、機(jī)動靈活、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到了越來越多的關(guān)注。微電網(wǎng)潛力巨大，發(fā)展十分迅速，但由于其發(fā)展時間較短，且與大電網(wǎng)具有明顯的不同，故在許多方面仍然存在一些問題。
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大容量波動性負(fù)荷相繼出現(xiàn)，對電網(wǎng)的承受能力和穩(wěn)定性提出了更高的要求。而微電網(wǎng)由于其本身的特點(diǎn)，系統(tǒng)慣性小，阻尼不足，不具備大電網(wǎng)的抗擾動能力，在能量需求變化的瞬間，分布式電源無法滿足需要，所以微電網(wǎng)需要依賴儲能裝置(ESS，Energy StorageSystem)來達(dá)到能量平衡[1]。儲能對于帶有沖擊性負(fù)荷的微電網(wǎng)來說尤為重要。
學(xué)術(shù)界對于沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)造成的影響的研究早已開始。參考文獻(xiàn)[2]分析了大型軋鋼廠沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)頻率的影響；參考文獻(xiàn)[3]分析了超高功率電弧爐沖擊負(fù)荷造成的電壓波動，并通過配置無功補(bǔ)償裝置(SVC)抑制波動；參考文獻(xiàn)[4]則通過基于屬性的控制方式來平抑功率的波動，減少沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)的影響；參考文獻(xiàn)[5]提出了一種計及沖擊時間不確定性的分析煉鋼廠沖擊負(fù)荷對電網(wǎng)影響的新方法。
此外，和微電網(wǎng)儲能容量配置相關(guān)的研究也已展開，并取得了一些成果。參考文獻(xiàn)[6]提出了基于飽和控制理論的儲能裝置容量配置方法；參考文獻(xiàn)[7]研究了用于電網(wǎng)削峰填谷的儲能系統(tǒng)容量配置并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評估；參考文獻(xiàn)[8]提出了用于短期電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)電場儲能容量估算法。
由此可以看出，目前國內(nèi)對于沖擊負(fù)荷的研究主要針對大電網(wǎng)而言，而對儲能配置的研究則集中在在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)方面，對沖擊負(fù)荷場景下儲能容量配置的研究還比較少。
本文在分析了沖擊負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上，選擇超級電容作為儲能裝置，并以儲能容量最小為優(yōu)化目標(biāo)，研究沖擊負(fù)荷場景下微電網(wǎng)儲能的容量優(yōu)化配置方法。
結(jié)語
為了減輕沖擊負(fù)荷對微電網(wǎng)造成的不良影響，提高微電網(wǎng)運(yùn)行的供電可靠性和抗干擾性，本文通過配置儲能的方式來平抑功率的沖擊，進(jìn)而提出了針對沖擊負(fù)荷的ESS額定功率和容量確定方法。
通過對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，利用ESS補(bǔ)償高頻分量，以功率波動率為控制目標(biāo)，同時考慮了實(shí)際運(yùn)行中的SOC約束和儲能裝置連續(xù)運(yùn)行約束，使補(bǔ)償后的功率曲線相對平滑，從而減輕了其對微電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊影響。
算例分析表明，本文提出的以超級電容器儲能的方法能夠以較小的成本獲得較好的補(bǔ)償效果，兼顧充放電效率、使用壽命等方面，同時又能避免對環(huán)境造成污染。
另外，由于蓄電池能量密度大但響應(yīng)速度慢，超級電容器功率密度大且響應(yīng)速度快。實(shí)際應(yīng)用中，還可以使用蓄電池和超級電容器混合儲能的方式，使兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，蓄電池給超級電容器供電，而超級電容器用于快速補(bǔ)償沖擊負(fù)荷，獲得更好的補(bǔ)償效果和可靠性。
