论文总字数：24575字

摘 要

用户侧分布式能源存储（DES）是安装在配电侧和用户处的储能装置，可以平滑负载，提高供电可靠性和电能质量;当配电网总装机容量达到一定水平时，可以有效延缓配电网的扩建和扩容，提高配电网的运行稳定性，减少长距离传输造成的损失的电能在峰值功耗。然而，技术和制造方面的不足限制了DES的运用，也造成当下分布式储能收效不高的局面。为此，在现有的条件下，充分发挥用户侧储能的作用，获得最大收益就显得尤为重要。

本文首先介绍分布式储能技术的背景和研究现状，并分析DES带来的经济效益。这些收益包括减小用户用电峰谷差，节省电费，减少用户电容量，提高供电可靠性和电能质量。在考虑以上因素的情况下建立模型筛选出安装储能可能会有收益的用户。

其次，在不考虑电价政策和计算峰谷电价的情况下建立数学模型，分析收益。

最后，通过建立罚函数和遗传算法对储能运行进行优化，得出分布式储能24小时最优运行曲线。同时，考虑一些因素对DES经济性的影响，其中包括DES充放电效率，储能元器件成本，电能质量改善值，价格差异等因素。

通过分析最终可以看出电价政策是当下DES的推广运用的决定性因素，除此之外，生产的成本和工艺也会影响分布式储能的收益。相信随着电力市场改革的逐步深入，在未来的中国电价政策会更加多变，用户侧储能将有更加广阔发展空间。

关键词：用户侧，分布式储能，电价，电能质量，收益，优化

Abstract

The user-side distributed energy storage (DES) is an energy storage device installed at the distribution side and at the user's site, which can smooth the load, improve the reliability of power supply and power quality. When the total installed capacity of the distribution network reaches a certain level, it can effectively delay the expansion and expansion of the distribution network will increase the operational stability of the distribution network and reduce the peak power consumption of the energy lost due to long-distance transmission. However, technical and manufacturing deficiencies have limited the use of DES, and have also created a situation where distributed energy storage is not effective. For this reason, under the existing conditions, it is particularly important to give full play to the role of the user-side energy storage and maximize the benefits.

This article first introduces the background and research status of distributed energy storage technology, and analyzes the economic benefits of DES. These benefits include reducing peaks and valleys in user power usage, saving electricity bills, reducing user capacity, and improving power supply reliability and power quality. When considering the above factors, establish a model to screen out users who may have benefits from installing energy storage.

Second, establish a mathematical model without considering the electricity price policy and calculating the peak-valley electricity price, and analyze the income.

Finally, by optimizing the energy storage operation by establishing a penalty function and a genetic algorithm, a 24-hour optimal operation curve of distributed energy storage is obtained. At the same time, consider the impact of some factors on the economics of DES, including DES charge and discharge efficiency, energy storage component costs, power quality improvement values, price differences and other factors.

Through analysis, it can be seen that the electricity price policy is the decisive factor in the promotion and application of the current DES. In addition, the cost and process of production will also affect the benefits of distributed energy storage. It is believed that with the gradual deepening of the reform of the electricity market, China's electricity price policy will be more varied in the future, and there will be more room for the development of energy storage on the user side.

KEY WORDS: user side ,distributed energy storage ,electricity price ,power quality ,revenue , optimization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 用户侧储能技术简介 1

1.2 储能行业的研究现状和应用 1

1.2.1 全球储能的研究现状 1

1.2.2 我国的储能现状和政策 2

1.3 用户侧配备分布式储能（DES）的意义 3

1.4 本文的主要内容和结构 5

第二章 DES系统的用户筛选研究 6

2.1 用户筛选的判据和流程 6

2.2 用户筛选的数据模型 6

2.3 筛选模型的求解策略 7

2.4 本章小结 8

第三章 用户侧储能经济性分析 9

3.1 用户侧储能收益模型 9

3.2 成本模型 10

3.2.1 设备成本 10

3.2.2 运行维护及充电成本 10

3.3 经济性分析 11

3.3.1 评判指标 11

3.3.2 净利润模型 12

3.4 算例分析 12

3.5 本章小结 13

第四章 考虑峰谷电价的DES经济性分析 14

4.1 峰谷电价下DES经济性建模 14

4.1.1 电费收益模型 14

4.1.2 节省配电投资的模型 14

4.1.3 可靠性模型 14

4.2 成本模型 15

4.2.1 设备成本的模型： 15

4.2.2 运行维护及充电成本 15

4.3 算例分析 15

4.4 本章小结 17

第五章 峰谷电价下的DES运行优化 18

5.1 运行优化的目标函数和约束条件 18

5.2 求解策略分析 18

5.2.1 罚函数 18

5.2.2 遗传算法 19

5.3 算例分析 20

5.4 电池储能系统优化 20

5.5 本章小结 21

第六章 结论与展望 22

致 谢 23

参考文献 24

绪论

用户侧储能技术简介

储能是指捕获一次产生的能量以供以后使用。存储能量的设备有时称为蓄电池或者电池。能量有多种形式，化学的，重力势能的，电的，高温，潜伏热和运动的。能量存储是将能量从难以存储的形式转换成更方便或更经济地存储的形式。目前，大容量储能主要由常规和抽水的水电大坝组成。有些技术提供短期的能源储存，而另一些技术可以持续更长时间。具体储能形式如下表1-1所示

表1-1 储能分类和特征

鉴于用户侧的特殊性，对储能技术的要求要更高一些，选择储能时，应当考虑以下成分：应用范围，收益，用户所处的地理位置，建造难易程度等等。相比一些传统的储能模式，用户侧储能要求储能装置体积小；功率密度高；建造和维护难度，费用低。在造价和建造条件方面来说，抽水蓄能模式是造价最高的且受制于地理位置，首先排除抽水蓄能。飞轮储能虽然建设简单，成本不高，对环境的污染小，工作耐力也强，但是维护成本过高，不适合用于用户侧。通过筛选，化学电池、压缩空气储能以及超级电容器比较适合用在用户侧储能。在技术方向上说，它们容量大，功率密度大，能量转换效率高；从经济层面上看，寿命长，维护简单，成本低是选择它们的主要因素。譬如，在重工业行业，大都要求高电能质量，压缩空气储能可以利用重工业自身发电为其补偿无功功率，平衡电压。电池储能是适合一般企业运用的储能方式，用于平衡峰谷负荷，增加用电可靠性。

储能行业的研究现状和应用

全球储能的研究现状

能源储存已经走向全球，世界各国发展程度不一。在美国和澳大利亚，几个国家重点项目的实施和各国能源部门针对储能设定的奖励鼓励政策保证了它们储能领域遥遥领先。以家用储能为例，美国独占鳌头，世界上其他各国难以望其项背，德国和澳大利亚目前发展势头迅猛。在储能领域慢了一拍的中国虽然刚刚起步，然而其发展速度在世界各国位于前列。 在现有市场中，绝大多数的项目还处在试运行阶段，真正有经济效益可以广泛推行的非常少，在未来随着更多技术和政策的投入，这种现状会迅速改变。首先，当下储能领域的具体发展情况如下：

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