基于复合储能系统平抑风电场波动功率研究

由于风能的不稳定性,风电场输出功率带有波动性和间歇性,某种程度上导致风力发电并网难以及"弃风限电"等问题。依据风电输出功率波动特性,提出由先进压缩空气储能和钒液流电池组成的复合储能系统,用于平抑风电场输出功率波动。并通过模拟仿真验证了钒液流电池对风电场侧快速波动功率的补偿和平抑具有良好效果。结果表明,先进压缩空气储能系统具备大功率大容量特性的同时,适合应用在风电场并网侧调节风电场输出功率。     

规模化分布式光伏并网条件下储能电站削峰填谷的优化调度方法

针对区域性规模化分布式光伏并网引起的系统调峰问题,本文提出了一种含储能电站的削峰填谷优化调度方法。首先从容量渗透率、天气等角度分析了规模化分布式光伏并网后对系统负荷以及调峰能力的影响;随后将储能电站作为独立电源接入系统,提出了规模化分布式光伏并网条件下含储能电站的优化调度方法,利用储能电站削峰填谷,以净负荷方差最小为目标,对储能电站充放电功率进行优化,兼顾系统经济性和风电优先调度,以系统运行成本最小为目标对常规机组与风电场群进行调度;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法∗

为充分挖掘储能参与系统调峰潜在价值,合理分配风、储、火等系统出力,有效降低系统运行成本,提高 可再生能源消纳水平,提出了一种储能电站参与调峰的风-火-储联合系统分层优化调度方法.为了提高模型泛化能力和预测精度,采用基于集成学习的风电预测方法得到风电场出力曲线.分层优化调度方法的上层优化模型以最小化净负荷波动为目标,对各时段储能电站充放电功率进行优化.下层优化模型以最小化风-火-储联合系统运行成本为目标,基于上层优化模型传递的净负荷曲线,优化求解得到火电机组最优出力和最大调峰收益.     

风火储电动汽车换电站联合优化调度

将电动汽车换电站作为一种灵活的储能设备纳入电力系统优化调度,建立风火储电动汽车换电站的联合优化调度模型。模型考虑火电煤耗成本、风电节能减排效益、换电站运营成本和备用容量成本,以系统运行成本最小为目标函数,采用CPLEX求解器对模型进行求解,以含1个风电场和5座换电站的10机系统为仿真算例。仿真结果表明：联合优化调度利用换电站有序充放电能有效平抑风电波动,降低电网调峰压力,提高电网风电消纳量,实现电能的有序高效利用。     

高比例新能源系统储能需求优化研究

高比例新能源系统储能容量优化,对于提高新能源消纳能力,降低储能电站建设成本具有重要意义。研究了抽水蓄能、压缩空气、电化学储能等储能电站的容量效益、电量效益,提出了储能电站参与调峰的成本效益分析模型,进而提出了一种确定高比例新能源系统储能电站建设规模和型式的方法。以我国西北地区实际高比例新能源系统为研究对象,分析了储能的容量需求、各种储能的成本和效益,研究结果可为我国高比例新能源系统储能容量需求、储能规划和运行提供参考。     

储能电站与海上风电场联合运行控制策略研究

储能电站及其优化控制方法对海上风电场的安全经济运行具有重要意义.结合锂电池储能系统,提出一种 储能电站与海上风电场联合运行的优化控制方法.首先阐述储能系统结构及其对海上风电功率波动的调节作用,并基 于锂电池的等效电路模型,利用开路电压法估算锂电池的荷电状态.通过建立计及海上风电功率波动的储能系统出力 目标函数,提出储能系统与海上风电场联合运行的优化控制方法.算例结果表明储能系统对海上风电功率波动具有良 好的调节作用.     

减少弃风损失的储能容量和布局优化研究

针对我国大规模风电接入地区因系统调峰能力不足引起的大量弃风问题,提出采用大容量储能电池提高系统调峰能力、减少弃风损失的储能充放电策略。基于所提出的储能恒功率充放电策略,建立储能电站容量和布点优化的数学模型,并采用遗传算法进行求解。该模型以储能电站的投资和运行成本、网络损耗、调峰不足弃风及风电送出通道阻塞弃风损失之和最小为优化目标,考虑了储能电站的峰谷电价收益、计及了风力发电的碳减排效益,并满足电网的安全运行约束。最后,利用IEEE RTS79系统进行储能布局优化分析,验证了方法的有效性。应用该方法能够为解决大规模风电并网地区的弃风问题提供技术解决方案。     

用于补偿风电预测误差的混合储能容量配置及成本分析

为大型风电场配置适当容量的储能系统,可以有效提高电网对风电的接纳能力。文中提出了一种由压缩空气储能和蓄电池组成的新型混合储能系统,并将其用于平衡风功率和风电场预测功率之间的偏差。基于低通滤波方法将功率偏差进行分解,得到两类储能系统的控制输出功率,以采取相应的控制机制补偿预测误差。在计及蓄电池损耗特性的基础上,建立了蓄电池的寿命评估模型。通过分析混合储能系统的成本结构,建立了该系统的全寿命周期成本计算模型。以典型风电场为例对不同储能方案进行的对比分析验证了所述模型和方法的可行性。算例结果表明,与单一蓄电池储能相比,采用新型混合储能系统可以有效利用压缩空气储能成本低、寿命长的优势,减少对蓄电池的容量配置,提高储能系统的经济性。     

计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略

为了有效地平抑风电场的功率波动,提高风电场的并网特性,增强风电场并网运行的经济性和可靠性,提出了一种计及储能寿命的风储电站分层优化控制策略。首先,从经济学角度分析储能系统的充放电特性,考虑不同控制方式对储能系统寿命的影响;其次,采用分层-分区控制方式对风储电站进行协调控制,上层根据电网调度需求,考虑分时电价政策对集中式储能和整个风电场级进行协调功率控制,下层考虑区域内分布式储能和多台风电机组间的协调功率控制;最后,采用改进遗传算法对分层优化控制模型求解。结果表明:所提出的基于储能寿命损耗的风储电站优化控制方法实现了风储电站中储能系统及风机出力的合理分配,在延长储能寿命的同时提高了电网对风电的消纳能力,使得整个风电场运行经济性显著提高。     

电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

针对现有常规机组调峰容量难以满足系统调峰需求的问题,提出了一种基于电池储能的风电系统调峰优化模型。该模型通过对风电储能系统和常规火电机组的运行施加约束条件,使得电池储能系统的运行状况能够及时得到调整,从而实现电池储能参与风电系统调峰和优化调度的目标。通过实际算例对比了电池储能系统在参与风电系统调峰前后弃风现象、调峰容量和日负荷峰谷差的变化。仿真计算结果表明,该方法可以有效提高大规模风电并网后的系统调峰,使系统接纳更多的风电,避免弃风导致的资源浪费,提高了整个系统的经济性和稳定性。     

平抑风电功率的电池储能系统控制策略

为缩小0~24h 时间尺度内的风电功率波动幅度,抑制风电输出较大峰谷差,提高风电可靠性,改善电网调峰能力,基于风电功率短期预测技术,提出了平抑风电功率波动的全钒电池储能系统(Vanadium redox flow battery energy storage system,VRB-ESS)运行控制策略,并给出控制算法流程.应用上述储能控制方法,以典型风电场为例,将风电输出功率波动限设置为10%进行风储联合仿真分析,结果证明该控制策略在风电部分削峰填谷方面有效、可行.     

镇江电网侧电池储能电站辅助系统调峰的应用

镇江电网侧电池储能电站自投运以来,为电网提供调峰、调频、备用、事故应急响应等多种服务。针对镇江电网侧储能电站辅助系统调峰应用,分别对日前调度计划控制、时段电量控制和储能电站群分配策略优化进行分析。镇江电网侧储能电站的实际运行情况表明,储能电站可优化镇江电网潮流分布,改善电网尖峰负荷特性,有效提高镇江东部电网的供电能力,可为国内快速增长的储能电站建设运行与发展提供经验借鉴和参考。     

利用电化学储能追踪风电预测曲线的风储联合调度经济性分析

针对风电场上报给调度中心的超短期功率误差较为严重,给风电大规模并网带来了巨大阻碍,严重影响风电竞争力的问题,提出利用储能系统追踪风电功率预测曲线的风储联合出力模型。首先通过长短期神经网络进行风电功率超短期预测;然后通过风储联合出力,同时考虑储能系统全寿命周期建设成本以及引入储能系统后风电场上报预测曲线误差惩罚成本的经济性影响;最终确定风储联合调度计划。在吉林省某风电场实测数据的基础上,对比不同追踪模式下的风储电场经济成本和风电利用率。仿真结果表明,运用所提风储联合发电模型发电度电成本为0.231 6元/kWh,相对于无储能模式降低22.67%,同时风电利用率提高17.48%,均方根误差降低0.07,平均绝对误差降低0.08,说明所提策略可以在保证风储电站的经济性的同时有效减少风电并网功率误差,提高风电利用率。     

辅助风电场参与初期黑启动时储能电站容量配置策略

为了让风电参与初期黑启动,提出了新的储能配置策略。首先求取了初期恢复系统所能平抑的最大功率波动,将此作为风电输出功率的限幅目标。然后将限幅目标作为确定储能电站功率的主要依据,将限幅目标和典型火电机组辅机的启动时间作为确定储能电站容量的主要依据,从而确保在储能电站发挥平抑作用的时间长度内,风电场的输出功率波动值限定在限幅目标内。最后用PSCAD/EMTDC搭建了风储模型,通过仿真验证了配置的储能电站能够使风电场安全平稳地参与初期黑启动。此储能电站容量配置策略同样适用于参与黑启动的其他新能源。     

计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送的控制策略

针对风电集群功率外送通道能力及电网向下调峰能力不足引起的弃风限电问题,首先从提高弃风消纳能力的角度出发,建立了风-储系统优化模型,考虑风电外送通道容量、电网风电接纳可行域的限制,提出了计及风电接纳可行域的电池储能提高风电外送及其消纳的控制策略。计及风电场群汇聚效应与风电外送通道容量的影响,提出了两种储能配置方案。最后基于三个风电场群的实际数据,对比分析两种方案的优劣性,结果表明本文所提的方法在满足风电功率外送通道容量,在电网风电接纳可行域极限值要求下,能够进一步改善弃风率,提高风电消纳水平。     

含高渗透率风电的电力系统复合储能协调优化运行

风电的随机性、可调度性差等特点对电力系统的安全稳定运行带来了挑战。为了增强系统对风电的接纳能力并提高风电利用率,文中研究采用抽水蓄能电池储能组成的复合储能在含高渗透率风电的电力系统中的协调优化运行。基于离散傅里叶变换(DFT)对风电出力进行频谱分析,将风电出力分解成短时间尺度的高频分量和长时间尺度的低频分量。利用电池储能响应速度快、容量小的特点,补偿风电高频波动部分以改善上网风电的波动性;根据抽水蓄能存储容量大的特点,参与系统调峰运行以解决接入风电后系统的调峰问题。以改进的IEEE RTS-96系统及实际风电场为例,对复合储能进行协调优化运行,算例结果验证了所述模型与方法的有效性。     

以压缩空气储能耦合燃机技术促进东北新能源就地消纳

针对东北地区弃风严重、供热与调峰困难的状况,首先比较了几种主流解决弃风问题的技术手段的优缺点,提出利用压缩空气储能耦合燃机技术可以保持热负荷连续供应,同时可以灵活移峰填谷。介绍了压缩空气储能与燃机的耦合原理和压缩空气储能、储能发电与混合发电3种运行模式。最后基于东北地区典型的电力和供热曲线,通过利用压缩空气储能耦合燃机技术,可以实现弃风量为零,并指出多能互补技术是解决东北新能源消纳的有效手段。     

风电配套电池储能电站的仿真研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。     

区域风电场群储能电站的优化配置及运行策略

风电场群的空间规模效应使其自身具备波动平滑调节能力,由此使得区域风电场群中配置电池储能电站(BESS)具备理论可行性。基于此,分析了区域风电场群配置BESS的运行形态和工作模式,指出当前规模的BESS可参与功率波动平抑和适度的电网调峰。基于构建BESS充放电策略,提出了以运营成本最小为目标的成本优化模型,由此确定风电场群最佳BESS容量配比。同时,利用风功率出力波动的季节性规律差异,探讨BESS在低风电出力季节参与电网调峰的可行性,提出了以实时运行效益最大为目标的BESS运行策略,使其在该目标下根据风电出力季节性差异调整运行模式。利用风电场实际运行数据验证该方法,计算结果表明所提BESS优化运行策略的有效性和可行性。     

电池储能电站在风力发电中的应用研究

对利用电池储能电站平滑风电场的输出,减小风电输出功率的波动对电网的影响进行了仿真研究。以基于铅酸蓄电池的电池储能电站为研究对象,建立了基于铅酸蓄电池三阶动态等效电路模型的电池储能电站动态数学模型;设计了一种考虑铅酸蓄电池荷电状态的一阶滤波有功控制策略;应用Matlab软件中的Simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了仿真平台。以随机风为例,对采用电池储能电站平滑并网风电场有功功率输出进行了仿真研究。仿真结果表明电池储能电站在动态平滑风电场有功功率输出的同时,还得到了有效保护。