式中，Ppv為光伏陣列實際輸出功率; Ppv為光伏陣列輸出功率預測值;T為儲能投入時間;η 為逆變器效率;η2為儲能裝置充放電效率;K為溫度修正系數;S為放電深度。

3.2 獨立運行的一般要求

由于單個分布式電源獨立運行，很難維持整個系統的頻率和電壓穩定。所以在大電網難以達到的邊遠或孤立地區，一般采用分布式電源聯合運行來為這些地區提供可靠的電力。它們包括：風/光互補聯合發電系統、光/柴聯合型發電系統、微型燃氣輪機/燃料電池混合系統等。聯合運行的共同特點就是利用互補特性，獲得比較穩定的總輸出，在保證同樣供電穩定性和可靠性的情況下，大大減少儲能的容量，一般從數百千瓦至數兆瓦[4]。以光伏/柴油聯合發電系統為例，雖然柴油發電機與光伏發電相結合能夠確保連續24h不間斷供電，且資金花費低于蓄電池作后備。然而，當光伏輸出發生變化時，柴油發電機不能快速做出響應，而通過儲能的過渡作用，可滿足負載對快速響應的要求。燃料電池響應負載的速度也較慢(電流斜率約4A/s)，配置儲能可提高其可靠性和壽命[13]。這樣在光伏、燃料電池發電系統中儲能裝置就得具有響應速度快，功率密度高的特性。獨立光伏電站儲能容量計算公式：

式中，Q為日用電量;D為支持天數;η 為逆變器效率;η2為儲能裝置充放電效率;K為溫度修正系數;S為放電深度。

3.3 特殊要求

(1)抑制DG輸出功率波動。太陽能、風能等受天氣等自然因素的影響，輸出電能具有隨機性，而儲能可以平抑功率波動，提高系統電壓和頻率質量。從實際風力發電的角度出發，考慮到發電功率一般以秒級周期隨機波動，要求儲能具有秒級響應速度和一定的功率補償能力。考慮到隨機性是分布式電源并網所造成的不利影響的本質原因，研究分布式電源發電功率預測技術，分析發電功率預測誤差，以此為依據優化儲能容量對儲能在分布式電源并網運行具有重要的實際意義，如圖1所示。

圖1 基于光伏功率預測誤差的儲能容量優化

(2)使DG按照預先制定的規劃進行發電。鑒于在根本上改變分布式電源間歇性投資巨大且并無必要，可將目標定位在使包含分布式電源的局部網絡潮流曲線按照計劃推進，儲能只是填補分布式電源輸出與預期曲線之間的差額部分，而不是對分布式電源的功率波動完全補償。這對電網的調度控制和安全經濟運行具有重要作用，而所需的儲能容量也大大降低，如圖2所示。

圖2 基于含風電場局部潮流曲線的儲能容量優化

4 儲能技術在分布式系統中的應用

儲能技術在分布式發電中起的作用可概括為4方面：

(1)增強系統并網可靠性。分布式電源發出的電能具有隨機性和不確定性，能量存儲使得DG即使在波動較快和較大的情況下也能夠運行在一個穩定的輸出水平[1]。

(2)孤立運行的DG單元切換或退出時起過渡作用。太陽能和風力發電輸出具有間歇性，適量的儲能可起過渡的作用，其儲能的多少主要取決于負荷需求[18]。

(3)抑制DG輸出功率波動，改善系統供電質量。太陽能、風能等受天氣等自然因素的影響，輸出電能具有隨機性，而儲能可以平抑脈沖功率波動[3]。

(4)使DG按照預先制定的規劃進行發電，提高并網運行的可靠性和調度靈活性[19]。

4.1 并網運行

抽水蓄能機組容量已達2000MW，單元效率雖然不高，但運行可靠，壽命長，不足之處就是用于分布式發電系統，固定成本太高。到目前為止，國內已建成抽水蓄能電站裝機容量約為5.7GW，占全國裝機容量的1.8%。文獻[20]就西藏阿里地區獨特的水能、光能和風能分布的自然條件，對風光互補抽水蓄能電站的系統進行了研究。壓縮空氣儲能與燃氣輪機結合，容量可達數百MW，效率已接近60%，且壽命長，可冷起動和黑起動，其投資和發電成本均低于抽水蓄能電站，8~12MW微型壓縮空氣蓄能系統(micro-CAES)已成為并網研究熱點，應用前景十分廣闊。

飛輪儲能系統的能量密度較大，占據空間相對較小，充電快捷，充放電次數無限。5kW·h/100kW等級的飛輪正在進行整機安裝調試實驗。國外已將飛輪儲能引入風力發電系統。試驗表明，風力發電系統電能輸出性能及經濟性能較未采用飛輪儲能有很大改善。圖3給出了基于飛輪和抽水蓄能的混合儲能特性示意。

圖3 基于飛輪和抽水蓄能的混合儲能特性

水蓄冷和冰蓄冷儲能雖然結構復雜，但在解決電力峰谷差的成熟技術中經濟效益和轉換效率較高，已有效蓄冷容積2100m3，蓄冷量5600rth的水蓄冷空調。SMES具有大容量能量/功率補償特性，然而容量高于100MW·h的線圈在技術和經濟上存在困難。在風力/蓄電池并網運行方式中，鉛酸電池體積龐大，充電/放電頻繁，故障率顯著提高，增加了系統運行的成本，但其技術成熟，價格便宜，已獲得實際應用。

SMES的ms級響應、大容量功率/能量傳遞特性決定了它在系統發生故障或受到擾動時能夠快速地吸收/發出功率，減小和消除擾動對電網的沖擊，在提高網絡動態穩定性方面具有無可替代的作用[21]。目前，D-SMES(Distributed SMES，D-SMES)的容量水平達18Mvar/3MW，最大有功功率輸出可以持續0.5s，最大無功功率輸出可持續時間1s，足夠處理電壓崩潰事件[8]。我國已先后研制成功25kJ~1MJBi系SMES系統，但Bi系高溫超導SMES通常采用制冷機冷卻，穩定裕度低。中國電力科學研究院正在開展以液氮溫區運行的YBCO—釔鋇銅氧涂層高溫超導儲能單元的研究，并將與柔性技術相結合，進一步降低投資和運行成本。