含大規模風電的電力系統儲能電源優化配置研究

劉 琛

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

含大規模風電的電力系統儲能電源優化配置研究

劉 琛

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

隨著化石能源枯竭和大氣污染等問題的日益深化，風力發電在現階段的發展中得到了快速的發展。藉此，本文立足于現階段我國風力發電發展現狀，對風電的電力系統儲能電源的優化配置進行了深入的研究。

儲能電源優化配置；風力發電系統；大規模風電

0 前言

風力發電相比于火力發電及原子核發電要更加的“清潔”。因此，在石化能源接近枯竭的背景下，像風力發電這種清潔型的發電方式，在現階段得到了迅速的發展。在未來，石化能源終將會有枯竭的一天，因此風力發電的優越性就顯現出來，它的特點更加契合現階段我國社會發展方式和人們的生活理念。所以，對大規模風電的電力系統儲能電源優化配置的研究有著鮮明的現實意義。

1 大規模風電的電力系統儲能電源優化配置研究的背景和意義

隨著現有石化能源的“告罄”，和大氣污染等環境問題的日益突出，開發可再生能源已經成為了世界各國的共同目標。而風力發電依靠現階段成熟的技術、廉價的成本、資源的豐富正逐步的取代傳統燃料發電的方式，成為各國發展新型能源的的首選。并且隨著風電裝機規模的不斷擴大，各國未來的風電發展方向也必將靠近大規模的風電并網發電方式。

全球的風能資源十分的廣泛，可以是遍布在世界各地。據調查，截止2012年底，全球風能的儲備量達到了2825GW，新增了4471萬千瓦。其中中國、美國。德國位居前三，累計網裝機容量分別為：6300萬千瓦、6000萬千瓦.3115萬千瓦。并且近幾年巴西等新興市場風電網并容量也在飛速的增長。縱觀我國風電發展史，我們國家的風電裝機容量在逐年提高，從兩千年的山十五萬千瓦增長到兩千零九年的一千五百萬千瓦，平均年增長率達到了百分之七十。

從上面我們可以看出，在全球范圍內，風電裝機容量在未來還會進行迅速的增長。大規模的風電入網是未來風電發展的必然趨勢。

2 大規模風電的電力系統儲能電源優化配置思路

目前，我們國家在的電能存儲方式主要有機械能存儲、電磁存儲、電化學存儲等方式。但是我們不難發現，大規模風電的電力系統儲能電源優化配置中，風力系統進行合理科學的建模都是整個配置過程的基礎所在。我們知道風的方向是不確定，并且受到風向和風速變化的影響，所以，風力發電其輸出的功率是具有隨機性和波動性的。

因此，對風力發電的研究不能“墨守成規”要對多個地域進行深入的研究。通過長時間的觀察，總結出當地風力變化規律。本文我們就幾個小方面對大規模風電的電力系統儲能電源優化配置進行建模和研究。

2.1 基于平滑風電短波期波動性的儲能電源化配置研究

根據研究我們發現，風電接入系統后將會引起系統頻率出現較大變化。當風電滲透率較低的時候，我們可以通過對系統的調節而實現對系統頻率的調節，但是當滲透率較高時，由于系統自身的運轉效果存在限制的原因，我們在這個時候便不得不選擇棄風等手段。因此對平滑風電短波期波動性問題的研究，對提高風能的利用率有著鮮明的現實意義。

2.1.1 目標函數

基于平滑風電短波期波動性的儲能電源化配置的目標是達到配置儲能后的風電儲能聯合系統達到經濟最優。并且系統儲能費用、儲能裝置費用及風電儲能聯合費用要超過波動限制的懲罰費用。根據現有的風力知識及數學理論基礎，我們可以列出這樣呀一個目標函數式：“minF(CBESS)=FBESS+FFDBS”其中CBESS儲能裝置的容量；FBESS是儲能裝置的投資等年值；FFDBS是風電儲能聯合費用超過波動限制的懲罰費用。

2.1.2 約束條件

基于平滑風電短波期波動性的儲能電源化配置的模型，主要是為了滿足儲能裝置運行和風電場出力的約束。其中儲能電源的運行約束包括了電工、爬坡、儲能電荷狀態這三方面的約束。

2.2 基于彌補風電預測誤差的儲能電源優化配置研究

隨著現今大規模的風電如網,使得電網因為風電難以預測的原因而埋下安全隱患。因此在電網中加入具有高效性的檢測設備，對平衡風電入網引起的系統效率失衡問題有重要的作用。彌補風電預測誤差的儲能電源優化配置是針對風電誤差而提出的一種優化配置方法。它的目標是為了彌補風電誤差帶來的功率不平衡的問題。針對風電預測誤差對風電接入系統時出現的功率失衡問題，進而優化能源在風電系統中的運行狀態。并且此種建模，最后要達到的效果是，在風電并網系統中風電利用率、供電效率、及風電經濟系統之間達到最大化的平衡。

2.2.1 目標函數。基于彌補風電預測誤差的儲能電源優化配置模型的目標是使風電經濟系統最優化。系統的總費用包括：機械運行成本（包括機械損傷）、能源開發費用、預測誤差帶來的懲罰費用。目標函數的表達式是：“minF(Cbess)=FCON+FLS+FWS+Fbess”函數式中Cbess是儲存電源總量、FCON是：機械運行成本（包括機械損傷）、FLS是能源開發費用、FWS是預測誤差帶來的懲罰費用。

2.2.2 約束條件。基于彌補風電預測誤差的儲能電源優化配置建模的約束條件有主要有四部分分別是：風電場出力約束、常規機械運行約束、儲能電源約束、平衡約束等。

3 結論

含大規模風電的電力系統儲能電源優化配置對提高我國風電入網系統有著重要的作用，它是提高系統傳輸效率穩定和系統經濟安全的重要技術支撐。風電裝機容量還在繼續增長，未來的科技進步一定會將新能源開發放在重要的發展地位。我們上訴所給的“基于平滑風電短波期波動性的儲能電源化配置”及“基于彌補風電預測誤差的儲能電源優化配置”這兩種配置方法只是眾多配置模型中的一種。為了使改善我們國家的風電入網問題，我們的科學家和電力行業將要不懈的努力。

[1]黎靜華,文勁宇,程時杰,韋化.基于p-有效點理論的含大規模風電電力系統最小儲能功率配置方法[J].中國電機工程學報,2013,13:45-52.

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[3]章偉.市場環境下大規模風電并網系統中儲能容量優化配置[D].江蘇大學,2016.

[4]李豐.考慮大規模風電接入系統的發電優化調度模型及方法研究[D].華北電力大學,2014.

Optimal allocation of energy storage power in power system with large scale wind power

Liu Chen
（Jiangsu electric power company maintenance branch,211102）

With the deepening of fossil energy depletion and air pollution,the development of wind power at the present stage has been rapid development. In this paper,based on the current situation of wind power development in China,the optimal allocation of energy storage power of wind power system is studied in this paper.

energy storage power optimal allocation;wind power system;large scale wind power