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Coordinated Optimal Configuration of Hybrid Energy Storage for Microgrids with Differentiated Requirements on Both Source and Load Sides
ZHANG Jiyuan, LIU Yang, LI Huaqiang, ZENG Youxin
Electric Power Construction ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (7) : 154-166.
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Coordinated Optimal Configuration of Hybrid Energy Storage for Microgrids with Differentiated Requirements on Both Source and Load Sides
[Objective] To address the challenge of achieving coordinated optimization in peak-valley load regulation， which is caused by power fluctuations from renewable energy integration and diverse user energy demands in a microgrid， this paper proposes a coordinated optimal configuration method for a hybrid energy storage system （HESS） considering the differentiated requirements on both source and load sides. [Methods] First， an improved empirical mode decomposition （EMD） method is presented to divide the distributed generation （DG） output power into high-， medium-， and low-frequency bands. By considering the economic and technical characteristics of different energy storage types， power allocation of the HESS is realized across multiple time‑frequency domains. Second， a coordinated optimal configuration model for source-load sides HESS in a microgrid is constructed. This model considers source side indicators， specifically the maximum power fluctuation indicator and the renewable energy integration rate indicator， as well as the load side indicator of the peak-to-valley difference reduction rate. Finally， a coordinated optimization solution algorithm based on the improved alternating direction method of multipliers （ADMM） is presented to achieve the distributed optimal solution of the HESS coordinated optimal configuration model. [Results] Simulation results demonstrate that， while ensuring favorable economic performance， the presented method effectively mitigates DG output fluctuations and accomplishes load peak-cutting and valley-filling. Through coordinated source-load sides optimization， a high renewable energy integration rate of 99% is achieved， and the peak-to-valley difference reduction rate reaches 84.94%. [Conclusions] The proposed coordinated optimal configuration method effectively enhances the capability of the microgrid for renewable energy accommodation and its regulation capacity over load peak-to-valley differences. It provides a theoretical foundation and technical reference for the rational configuration of HESS in a microgrid.
microgrid / hybrid energy storage / coordinated optimal configuration / maximum power fluctuation / renewable energy accommodation rate / peak-to-valley difference reduction rate
| [1] |
张智刚, 康重庆. 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42(8): 2806-2819.
|
| [2] |
康重庆, 杜尔顺, 郭鸿业, 等. 新型电力系统的六要素分析[J]. 电网技术, 2023, 47(5): 1741-1750.
|
| [3] |
魏震波, 张芷琪, 李银江, 等. 多主体合作模式下微电网规划运行一体化模型[J]. 电力建设, 2024, 45(10): 47-58.
|
| [4] |
樊晓伟, 王瑞妙, 杨海峰, 等. 计及源荷不确定的综合能源微电网集群优化运行[J]. 电力建设, 2024, 45(8): 128-139.
|
| [5] |
|
| [6] |
孔祥玉, 马玉莹, 艾芊, 等. 新型电力系统多元用户的用电特征建模与用电负荷预测综述[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(13): 2-17.
|
| [7] |
谢小荣, 马宁嘉, 刘威, 等. 新型电力系统中储能应用功能的综述与展望[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(1): 158-168.
|
| [8] |
|
| [9] |
刘畅, 卓建坤, 赵东明, 等. 利用储能系统实现可再生能源微电网灵活安全运行的研究综述[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(1): 1-18, 369.
|
| [10] |
魏韡, 范越, 谢睿, 等. 平抑高比例新能源发电功率波动的风-光-储容量最优配比[J]. 电力建设, 2023, 44(3): 138-147.
|
| [11] |
王瀚琳, 刘洋, 许立雄, 等. 考虑风电消纳的区域多微网分层协调优化模型[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 87-98.
|
| [12] |
庞秀岚, 杨祺, 李晓峰, 等. 满足光伏电站调峰和一次调频功能的混合储能配置方法[J]. 电力科学与技术学报, 2025, 40(5): 173-183.
|
| [13] |
王岑峰, 王蕾, 孙飞飞, 等. 基于模糊逻辑控制的混合储能辅助风电调频的双层优化配置模型[J]. 高压电器, 2024, 60(10): 54-63.
|
| [14] |
赵宇, 李谦, 张云晓, 等. 含分布式能源配电网中考虑供电可靠性的混合储能优化配置[J]. 智慧电力, 2024, 52(8): 25-32, 49.
|
| [15] |
高帆, 包道日娜, 赵明智, 等. 多场景规划下混合储能对风光耦合出力波动的平抑特性[J]. 电工技术学报, 2025, 40(9): 2827-2839.
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
孙玉树, 杨敏, 师长立, 等. 储能的应用现状和发展趋势分析[J]. 高电压技术, 2020, 46(1): 80-89.
|
| [19] |
纪坤华, 王云, 邓丽娜, 等. 提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略[J]. 智慧电力, 2024, 52(3): 55-62.
|
| [20] |
周丹, 袁至, 李骥, 等. 考虑平抑未来时刻风电波动的混合储能系统超前模糊控制策略[J]. 发电技术, 2024, 45(3): 412-422.
|
| [21] |
李军徽, 付英男, 李翠萍, 等. 提升风电消纳的储热电混合储能系统经济优化配置[J]. 电网技术, 2020, 44(12): 4547-4557.
|
| [22] |
郭斌, 邢洁, 姚飞, 等. 基于双层规划模型的用户侧混合储能优化配置[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(2): 615-622.
|
| [23] |
马文忠, 王立博, 王玉生, 等. 考虑SOC的混合储能功率分配与自适应虚拟惯性控制[J]. 电力系统保护与控制, 2024, 52(5): 83-93.
|
| [24] |
|
| [25] |
王凯亮, 孙宇军, 钟锦星, 等. 考虑储能寿命和经验模态分解的区域配电网混合储能配置[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(9): 3417-3430.
|
| [26] |
章文远, 谭丽平, 徐志强, 等. 基于经验模态分解的混合储能多时间尺度滚动优化控制策略[J]. 电力科学与技术学报, 2025, 40(5): 184-194.
|
| [27] |
黄冬梅, 吴冰, 时帅, 等. 基于CEEMDAN-SAOA的平抑风电波动混合储能系统定容优化配置[J]. 电力系统保护与控制, 2025, 53(15): 59-70.
|
| [28] |
崔鑫, 赵宇, 谭茹雪, 等. 风光储系统中多模态混合储能选型及其功率分配[J]. 智慧电力, 2025, 53(4): 20-28.
|
| [29] |
王镇林, 陈麒宇, 张雅静, 等. 基于混合储能减小平抑功率滞后性的风电平抑策略[J]. 电力建设, 2023, 44(9): 149-159.
|
| [30] |
张萍, 李永强, 杏华良. 基于变分模态分解的平抑风电波动混合储能容量优化配置[J]. 发电技术, 2025, 46(6): 1144-1153.
|
| [31] |
刘禹彤, 赵琳, 王鑫太. 基于SE-improved SGMD的混合储能容量优化配置方法研究[J]. 高压电器, 2024, 60(10): 78-85, 103.
|
| [32] |
张育维, 胡海涛, 耿安琪, 等. 考虑削峰填谷的电气化铁路混合储能系统容量优化配置[J]. 电力自动化设备, 2023, 43(2): 44-50.
|
| [33] |
蒋向兵, 汤波, 余光正, 等. 面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(5): 51-64.
|
| [34] |
郭久亿, 刘洋, 郭焱林, 等. 不同典型用户侧储能配置评估与运行优化模型[J]. 电网技术, 2020, 44(11): 4245-4254.
|
| [35] |
|
| [36] |
蔡福霖, 胡泽春, 曹敏健, 等. 提升新能源消纳能力的集中式与分布式电池储能协同规划[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(20): 23-32.
|
| [37] |
杨珺, 侯俊浩, 刘亚威, 等. 分布式协同控制方法及在电力系统中的应用综述[J]. 电工技术学报, 2021, 36(19): 4035-4049.
|
| [38] |
王欣, 谭永怡, 秦斌. 改进MOGOA及其在风储容量优化配置中的应用[J]. 电力科学与技术学报, 2024, 39(2): 159-169.
|
| [39] |
|
| [40] |
邬嘉雨, 刘洋, 许立雄, 等. 区块链技术下考虑风电不确定性的微网群鲁棒博弈交易模式[J]. 电力建设, 2021, 42(9): 10-21.
|
| [41] |
程杉, 尚冬冬, 代江, 等. 考虑需求侧响应的电气设备调度混合分散式优化[J]. 工程科学与技术, 2021, 53(6): 235-243.
|
| [42] |
刘辉, 杨坤, 王枭枭, 等. 基于ADMM算法的中低压配电网多目标分布式协调优化运行策略[J]. 电力建设, 2024, 45(9): 100-112.
|
| [43] |
赵冬梅, 王浩翔, 陶然. 基于改进交替方向乘子法的输配电网分散协调鲁棒优化调度模型[J]. 电网技术, 2023, 47(3): 1138-1151.
|
| [44] |
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利益冲突声明（Conflict of Interests）： 所有作者声明不存在利益冲突。
作者贡献声明（Authors' Contributions）： 张继元负责提出并构建论文的核心概念与基本框架，设计整体结构，主导模型构建与仿真分析工作，并撰写论文初稿；刘洋统筹并指导整个研究过程，负责审核论文的内容逻辑与技术细节，并参与终稿的修改；李华强参与论文的修订，并对关键术语的表述进行润色；曾佑鑫参与论文的写作与修订工作。所有作者均阅读并同意论文终稿内容。
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