在接入可再生能源的配电网中多座电池储能系统的最优位置与容量：一个真实案例研究

在更清洁的世界里保持电力供应

随着越来越多的家庭和企业由太阳能农场与生物质发电厂替代化石燃料供电，维持电网稳定变得出人意料地棘手。日间的太阳辐照与可再生发电会波动，而我们的用电需求在傍晚常常尖峰上升。本研究考察了如何在泰国一个真实的电网中布置和确定大型电池系统的容量，以便保持电网稳定、降低损耗并控制成本——展示了明日更清洁电网在实践中可能的运行方式。

为什么电池对日常供电重要

如屋顶太阳能和生物质发电等可再生电厂将电力注入称为配电网的本地电力线路。这些线路最初是为从大型电站向用户单向输送电力而设计的。当可再生能源在多个点并入时，会引起电压波动、部分线路超载以及总功率损耗上升。大型电池储能系统可以起到缓冲器的作用：在需求低、价格便宜时充电，在需求高时放电。如果将这些电池放在合适的位置并合理定容，它们可以平抑电压波动、降低损耗并削减推动电费上升的最高需量峰值。

把复杂电网变成规划难题

研究人员考察了泰国华欣的一条真实配电支线，含102个接入点和两座可再生电站：一座太阳能农场和一座生物质电厂。他们将问题视为一个规划难题：在这张线路网络上应该在哪些位置安装一台、两台或三台大型电池单元，每台电池应有多大容量，才能实现最佳整体性能？性能由一个综合成本指标衡量，该指标将电池的购置、安装和维护成本与通过减少电压问题、线路能量损耗和从上级电网抽取的峰值功率所节省的费用合并在一起。为真实地反映电池在全天内的工作，团队使用了电池充放电行为的数学描述，确保能量、功率和放电深度等限制得到遵守。

让数字“虾类”去寻找最佳答案

由于可能的位置与电池容量组合很多，团队采用了一种受动物行为启发的现代搜索方法，称为小龙虾优化算法。在该方法中，每个虚拟的“龙虾”代表一个电池布置与容量的候选方案。通过模拟觅食、寻庇护所和争夺地盘等行为的重复步骤，候选群体逐步改进。该算法通过模拟真实支线上的完整24小时运行（包含实际负荷与可再生发电曲线）来评估每个方案。为作比较，研究人员还采用了基于粒子群和鱼群（salp）群体的两种常用搜索方法，所有方法均使用相同的电网数据与成本定义。

加入电池后会发生什么

研究考察了四种情形：无电池、一台电池、两台电池和三台电池。加入电池明显改变了支线的日负荷分布：电池在低需求时段充电，在峰值时段放电，从而降低了从上级电网抽取的最高功率、减少了能量损耗并改善了网络中的最低电压。三台电池在技术上带来最强的收益，具有最低的损耗和电压波动，但也需要最高的投资。然而，两台布置合理的电池则达到了最佳平衡，大幅降低与电压偏离、能量损耗和峰值负荷相关的成本，同时避免了第三台所带来的额外开支。几乎在所有对比中，基于小龙虾的算法找到了比其他算法更便宜、更有效的解决方案，且所选位置沿着宽阔的路边路线在施工上也较为可行。

这对更清洁、更智能电网意味着什么

对非专业读者而言，关键结论是：仅仅把电池或可再生发电随意分散到电网中是不够的；它们的位置与容量对可靠性和成本有重大影响。这个真实案例表明，在合适位置精心规划的一对大型电池可以提供大部分可得的技术收益，而无需在额外硬件上过度开支。通过在全尺寸公用事业网络上成功应用先进搜索方法，该工作表明类似工具可以帮助全球电力公司在可再生能源增长的背景下设计更稳定、更高效的电网。

引用: Khunkitti, S., Wichitkrailat, K. & Siritaratiwat, A. Optimal locations and capacities of multiple BESSs in a RES-integrated distribution network: a real-world case study. Sci Rep 16, 9992 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40971-z

关键词: 电池储能, 可再生能源并网, 配电网, 优化算法, 削峰降负