目前,分布式光伏、风电等可再生电源的装机容量和并网规模不断扩大,呈现出高渗透率的发展趋势。然而可再生能源发电的随机性和波动性将对配电网的安全稳定运行造成巨大挑战。利用电池储能系统的双向功率调节能力和快速响应特性,可有效解决分布式电源并网产生的问题,因此储能在高渗透率分布式发电中的作用成为研究热点。目前,对高渗透率光伏在配电网中产生的问题缺乏定量描述,对储能系统解决网侧安全性问题的作用缺乏有力的证明。此外,在现有的研究中对储能的应用形式仅局限于集中式或分布式二者之一,未从有效结合分布式储能与集中式储能优缺点的角度进行优化与革新,且在储能选址和容量优化配置过程中未能明确区别两者的不同。本文基于高渗透率光伏配电网的应用背景,构建一种集中式和分布式联合应用的分层储能系统。同时,充分考虑集中式储能的海量存储能力和分布式储能形式多样、布局灵活的特点,提出针对分层储能系统的跨时间尺度布局配置方法,主要包括以下内容:(1)研究分层储能系统的需求性。从配电网安全性角度出发,针对配电网电压、网损和线路负载率建立评价指标体系,总结高渗透率光伏并网产生的问题,提出储能的应用需求,并基于DIgSILENT系统仿真平台验证指标的有效性。(2)研究分层储能系统的选址和容量配置方法。提出将分布式与集中式储能联合应用的分层储能系统的拓扑结构和功能。综合考虑系统削峰填谷能力、平滑功率波动能力、弃光率和甩负荷量,建立分层储能系统布局配置优化模型。通过IEEE 33节点系统进行仿真验证,并对比分析集中式、分布式和分层储能系统各自优缺点。(3)研究分层储能系统的经济性。分析分层储能系统的成本和收益构成,基于容量配置结果和分时电价机制,研究储能系统净现值和净现金流量,并对比分析三种储能应用方式下的经济性差异。