風儲聯合系統能量管理的協調控制研究

楊君 閆建國 金輝

【摘?要】風儲聯合系統的能量管理是優化風儲系統構建的重要措施。開展好風儲聯合系統的能量管理調控，可以增強風儲系統的聯合控制力。本文針對風儲聯合系統的能量管理進一步開展協調控制研究，希望能夠更直觀地加強風儲聯合收益，提升風電整體的可控性和儲蓄效能。

【關鍵詞】風儲聯合系統;能量管理;協調控制;研究

能源危機的加重以及生態污染問題的日益凸顯，使得發展可再生能源成為現階段能源節約和創新發展的必然趨向。現階段的我國風儲系統的數目和規格相當多元，建立風儲聯合體統開展風能的協調控制管理，可以有效地避免分散儲能的無序型充放電，既加強了風能儲蓄的管理性，也提升著電網運行的安全經濟效益。

一、現階段的風儲聯合系統的能量管理

經濟的迅猛增長為風電行業的建設提供了良好的發展空間，也促進了風電產業的創新進步，優化風儲系統構建，對風電產業風儲聯合系統的能量管理非常重要。現階段我國風儲聯合系統的能量管理，為分散風電場和電網的溝通搭建了良好的平臺，實現了電網信息和風電場信息的數據統籌控制。風電能源的聯合開發利用也改變著國家能源結構的分配比例。實施風儲能量的協調控制有利于協調風電能源的合理分配，直觀增強著資源配置的公平和補償功能。風儲聯合系統管理的運行，可以接受電網的調度質量對各類風儲系統開展有效的協調控制，是解決電網調度沖擊大、運行難問題的高效舉措。

現今社會的風電并網發展速度在風電資源的開發利用中不斷得到提升，風儲聯合系統對外的聯合發電操作和概率波動，可靠地提升著虛擬電源的可控性。實施風儲聯合系統的能量管理，可以將電網直接轉變為常規電機組合功率的容量平衡約束，減少風能的低密度問題，直觀加強著電網風儲工程的實用價值。風儲聯合系統的能量管理，在很大程度上遭受著現階段風電失控相關場景的不穩定影響。也由于風電的儲能運行與風電的時序特性是相互關聯特性，開展風儲聯聯合管理需要時刻考慮到風電空間時段的誤差和互補，所以在聯合風儲運行中多采用削峰填谷和計劃跟蹤形式并行的協調管理模式。但這兩種管理模式在一定程度上，無法充分處理好風電內部線路的量載問題和各風儲系統的量化衡量，無法優化風電資源的公平分配。

風電能源這一清潔可再生能源，在國家的能源利用中有著極強的能效優勢，其所產生的巨大社會經濟效益，可靠地推動了社會經濟的穩步發展。對風儲聯合系統的能量開展優化管理，能夠有效地解決風電發展的風電資源配置和成本管理問題，優化風電儲能的結構，通過解析聯合風儲聯合系統的日前發電計劃以及不定性場景儲能的充放電功率，可以科學的計算出發電概率的置信區間。風儲聯合系統能量的優化管理，使得風儲系統在聯合運行過程中不會出現各風儲系統相互放電的情況，高效地避免了風電能源的過度浪費，也便利了風電總量的平均分配。其中線路潮流的約束力分擔在風電內外各路的聯合線路中，不僅保障風儲聯合的安全運行，也高效地將電網轉化成機組組合的功率平衡約束，優化了常規的發電建設規劃。

二、風儲聯合系統能量管理的調控策略

（一）聯合風儲合作博弈模式的管理策略

我國在風電資源的有效開發利用層面對比西方的風電發達國家是較晚的，風儲聯合系統調配和統籌管理的工作開展，為全面優化廣域風電的協調風儲工作帶來了極強的運行便利，有效地縮短了我國與風電發達國家間的發展差距。

不同的聯合風儲管理策略的實施會產生不同的分配比重，不同參與風電場的儲能考量，也使得風儲聯合系統能量效益值發生改變。以聯合風儲的整體作為利益優化的重點目標，對各風儲參與方實施協調分配策略的過程，構成了聯合風儲的合作博弈管理模式。聯合風儲的合作博弈的模式管理，將聯合的風儲效益優化到了最理想的狀態，要比單個獨立的風儲管理的控制收益豐滿得多，更加具備合作意愿和管理風力，能夠充分滿足風儲運行的效益需求。

（二）秉承Shapley值的聯合風儲式分配

基于Shapley值的聯合風儲分配原則，能夠可靠達成風儲資源的分配鞏固和循環發展，實現風電資源的優化合理配置，是廣泛應用于風儲聯合系統能量分配中的管理方式。實施對聯合風相互風電開發管理和開發效益的定性量化，能夠使聯合風相互分配效益更加信息化和精準化。

秉承Shapley值原則的聯合風儲式能源分配管理，能夠制定好聯合風儲風電資源協調分配的基準線，更有利于能源自動化數據的準確性，具有信息清晰化和簡量化的實踐優點，保障了各方風儲聯合參以及風電場的利益有效性，是具備統籌性、規范性的科學管理措施。

（三）風儲聯合中系統容量的能量分配管理

能源分配一旦出現不合理的調控現象，將會無法穩固和發展風儲聯合系統的積極管理作用。在能量分配管理中，風儲聯合管理中系統能源容量越大，相應參與的風電場所獲取的資源分配收入也越高，凸顯了風電聯合空間的效益互補。能量分配管理利用各風儲系統的容量互濟，充分協調了各方風電蓄能，有效地減少了多方聯合的同時充放電量，進一步避免了風電能源過度消耗和不合理開發分配現象的產生。

風儲聯合中系統容量的能量分配管理，既平衡了電網功率，也優化了風儲的備用配置。風儲聯合系統中儲能功率的變化也會改變風儲聯合的系統價值和各參與風電場的總體收益，風儲聯合儲能調節力的加強可以增加各聯合風電場的自身能源效益，也能改善自身風儲系統的控制能效性。風儲系統容量的合理分配管理，能夠在加強風電儲能的合理分配和循環利用的同時，極強的滿足風了儲聯合體系中各方的能量分配需求，高效增強風儲聯合的整體效益也實現了總風儲收益的最大化。

（四）以風電場相關系數開展反比分配調控

在風儲聯合系統分配的管理中，參與協調管理的風電場越多，聯合風儲的利益效益就越大，聯合風電場間的關聯性越低，其能源分配的管理系數也就越大。風電空間之間的關聯性降低使得聯合風儲的能源收益具備共享性質，風電場間的關聯系數直接影響著風電空間的分配特性以及聯合風儲的資源容量。通過以風電場相關系數開展反比分配調控，有助于進一步開展聯合風儲風電項目的效益評估和資源分配，健全了風儲聯合資源分配的管理體系。

因此依照風電場相關系數開展反比分配調控管理，能夠有效地規避風儲操作的運行風險，使風電能源的統籌管理更具有效性。以風電場相關系數開展反比分配調控的分配策略，科學并準確地計量了各參與風電場的風儲能源貢獻，穩定了風儲聯合風電場的系統構建，也創建了科學合理的利益補償機制。并且風電場的反比分配調控在協調過程中，充分地體現了風儲聯合利用分配的公平性原則，加強了風儲聯合系統的統籌廣域控制，可以高效的增強風儲聯合系統項目管理的可行性和自動化。

結束語：

通過對風儲聯合系統能量實施有效協調管理，能夠集中的對風儲系統內部實施分層的有功功率控制，對外能夠建立可靠的虛擬電源。實施風儲聯合系統能量管理的協調控制，將是我國未來風電行業發展管理的必然趨向，不僅提升電網電力的掌控力，也高效地實現各電能的協調發展和有序運行。相信通過上述風儲聯合系統能量管理的調控策略實施，可以合理協調個體風儲和聯合風儲的效益關系，保障風電能源收益的穩定、公平以及合理的分配管理。通過管理的穩步落實，夯實風儲聯合系統的運行基礎，提升風電資源開發和儲能利用的效率，進一步推動我國風電行業的科學可持續發展。

參考文獻：

[1]付菊霞，陳潔，滕揚新，等.基于集合經驗模態分解的風電混合儲能系統能量管理協調控制策略[J].電工技術學報，2019，（10）.2038-2046.

[2]劉輝，葛俊，鞏宇，等.風電場參與電網一次調頻最優方案選擇與風儲協調控制策略研究[J].全球能源互聯網，2019，2（1）：44-52.

（作者單位：中國電建集團貴州工程有限公司）