计及电池储能设备运行特性的风电场可靠性评估

在含电池储能设备风电场功率时序模型的基础上,建立了含功率型和能量型电池储能设备的风电场可靠性时序评估模型.使用 RBTS 发电系统作为算例,分析了2类电池设备在不同储能策略下对风电系统可靠性改善的程度,并进一步分析了储能设备自身的运行参数对风电系统可靠性影响.算例结果表明:在具有同样设备容量的情况下,3种储能策略对可靠性的改善不尽相同;在同一储能策略下,能量型电池储能设备对系统的可靠性改善更佳;同时,设备运行参数变化对系统可靠性指标也有一定的影响     

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。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

超导储能系统提高风电场暂态稳定性研究

应用超导储能系统(SMES) 对提高风电场的暂态稳定性进行了研究。在深入研究超导储能系统运行原理的基础上,建立了基于电压型换流器(VSC)的超导储能系统模型,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,并提出了有功、无功功率综合控制策略。利用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真计算,结果说明超导储能系统不但能够在风速波动时平滑风电场的功率输出,而且能够提高风电系统的暂态稳定性。     

计及风电场和储能系统联合运行的输电系统扩展规划

储能系统可以为电力系统提供调频和备用等辅助服务,与风电场联合运行时还可以平抑风电功率波动,改善系统运行的安全性和经济性.风电场和储能系统(简称风储系统)联合运行已成为一种受推崇的运行模式.因此,在未来的输电系统规划中就需要适当考虑风储系统的联合运行,这正是文中旨在解决的中心问题.首先,以钠硫储能系统为例,分析了储能系统成本与可放电次数的关系;在此基础上,提出了风储系统联合运行策略,在降低储能系统成本和平抑风电功率波动之间进行合理折中.之后,建立了考虑风储系统联合运行的输电系统两层规划模型,综合考虑了输电投资成本和风储运行成本,采用改进粒子群算法求解所建立的优化模型.最后,用18节点和46节点算例系统说明了所提出模型与方法的可行性和有效性.     

采用混合储能的风电场输出平滑控制

以装备DFIG机组的风电场为例,研究分析了混合储能系统的配置方案。针对风电功率的波动,提出了一种基于频率分解的混合储能平滑控制方法。设计了相应的储能装置控制器,使得一定时间内风电机组或风电场接近恒定的功率,从而体现出常规电源的可控性。针对不同的储能配置方案进行了仿真实验,结果表明采用该方法可以使整个风电场按照调度的指令,在一定的时间范围内,保持输出功率在电力系统调度范围之内。     

台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法

随着我国海上风电装机容量不断增加,经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下,海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间,海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开,导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题,提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间,通过合理安排储能和充放能,有效平抑了风电波动性;而在台风过境期间,通过合理使用混合电氢储能,缓解了海上风电输出骤降,减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

考虑风储联合运行系统经济性的储能配置优化

为解决大规模风电并网的功率波动问题,在考虑风储联合运行系统经济性的基础上,结合风电出力波动性和电池储能系统自身运行约束,运用粒子群算法进行储能配置优化。以某风电场为例,根据风电实际输出确定合理的平抑目标,再进行最优储能容量配置。结果表明,风电功率波动得到了明显抑制,同时风储联合运行系统的经济性显著提高,验证了该储能配置方法的可行性和有效性。     

提升风电场有功调节能力的风储系统多时间尺度运行策略

为缓解风电自身有功调节能力差的问题,提出一种用于提升风电场有功调节能力的风储系统多时间尺度运行策略。首先,为减少储能充放电状态转换次数,将储能单元划分为充、放电组,分别承担充、放电需求,根据储能单元荷电状态,采用储能单元动态分组机制更新充、放电组中的储能单元。其次,基于模型预测控制方法构建风储系统多时间尺度运行模型,用于提升风电场不同时间尺度的有功调节能力。提出储能单元功率分配策略,精细化管理储能单元有序动作,优化储能出力在各单元间的功率分配。最后以新疆某风电场构建算例,结果表明,所提策略能有效提升风储系统有功调节能力并减少储能充放电状态转换次数。     

抽水储能电站与风电场互补营运初探

针对风能资源随机性较强、稳定性较差的特点,提出加快发展风电事业必须注重解决大规模能量储存电能,保障系统供电可靠性等问题.抽水储能电站与风电场互补营运可基本解决这些问题.文章对这种互补营运供电方式进行了初步探讨,提出了相应营运模型.     

储能型风电场作为黑启动电源时电池储能系统的配置方法

通过为风电场配置储能系统,使其作为电网的黑启动电源,对于提高电网在故障后的恢复速度具有重要作用.以呼伦贝尔电网为研究对象,提出一种为其大良风电场配置电池储能系统的方法,以能够启动附近电厂的热电机组.首先,依据仿真所得储能系统有功输出数据,对电池模块额定容量的极限进行配置,进一步考虑初始荷电状态范围的影响,以配置电池模块容量的成本最小化、初始荷电状态范围最大化为目标,采用线性加权和法构建电池模块额定容量的双目标优化模型,以求解最优额定容量;其次,根据储能系统有功和无功功率输出最大值,确定电池模块的最大充放电功率和逆变器容量;最后,通过仿真表明,所提配置方法能有效降低储能系统的配置成本.     

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.     

大型并网风电场储能容量优化方案

为减少大型并网风电场输出功率不稳定给系统频率造成的较大影响,在Matlab平台中仿真了风电机组输出功率随风速变化的规律,以风电机组输出功率特性函数和风电场风速概率分布函数为基础,提出了一种计算大型风电系统长时间稳定输出所需储能容量的方法,并用实际风电场数据验证了该方法的有效性,以期为风电场设计提供决策参考。     

风电场储能系统的模糊自适应控制策略

为了平滑风电场的出力,风电场常常配置一定容量的储能装置。但由于储能容量的限制,储能系统的过度充放电会影响其使用寿命。本文首先提出了表征电池储能系统运行状况的两个性能指标,并将模糊自适应控制引入到风电场储能系统的控制中。利用提出的模糊自适应控制策略,实时调整储能系统的功率参考值,在实现平抑风电场功率波动,提高风电功率输出稳定性的同时,还能避免储能系统出现深度放电或过度充电的状况,有效地延长了储能系统的使用寿命。通过对有无模糊自适应控制两种情况进行仿真,其仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

多目标多工况双储能协同运行策略

针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略.根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略.根据所提的不同策略设计2种运行方式.在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解.以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性.     

计及运行和惩罚成本的储能容量优化配置方法

电池储能系统应用于新能源接入电网工况时,由于新能源出力的随机性,使得电池单元处于频繁且随机充放电状态。在电池储能应用于风电接入电网场景下,对电池寿命衰减程度与电池充放电深度的关系进行了研究,考虑了储能系统中的运行成本与惩罚成本,对配置不同容量的储能系统的总成本进行了分析,并计算得出了使总成本最优的储能容量配置策略。     

考虑受端电网运行安全的台风条件下海上风电场协调运行策略

台风是导致海上风电大规模脱网的重要因素,极易造成受端电网的严重供需失衡,进而影响区域电力系统的安全稳定运行。因此,首先针对实际台风路径,建立了基于Rankine漩涡模型的台风数学模型,并提出了减缓风力骤降影响的方法;随后,充分考虑受端电网的运行安全需求,提出了含储能的海上风电场协同运行策略,以系统安全性、稳定性和运行经济性为目标,综合考虑弃风量和储能调节能力等因素,对海上风电的弃风量进行了优化;最后,对含储能海上风电接入的受端电网系统进行了仿真分析,结果表明该策略在保证受端系统安全性和稳定性的同时,可最小化海上风电场的运行成本。     

风电场储能电池典型工况提取研究

提出了一种基于实测数据统计分析的风电场储能电池典型工况提取方法。采集河北省某风电场储能电池平滑功率输出应用模式下的充放电功率数据,对储能电池典型工况进行了提取。典型工况可以用于实验室内模拟实际应用工况,获取储能电池在相应工况下关于寿命及安全问题的一系列特性参数,为储能电池领域将来建立完整的评价体系和制定恰当的工况检测标准提供了一定的参考依据。     

先进绝热压缩空气储能变工况运行特性建模及风储协同分析

为准确分析压缩机、透平膨胀机、换热器等组件的部分负载特性对先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统变工况运行性能的影响,详细分析了各组件的部分负载热力学特性及AA-CAES变工况特性。提出了包含储气库储气水平与高温储热罐储热水平的双荷电状态(SOC)模型。通过变工况特性曲线簇建立了储气SOC与储热SOC间的耦合关系,进而建立了计及组件部分负载特性的AA-CAES变工况运行模型,并对风储协同系统发电能力评估问题进行分析。仿真表明,AA-CAES变工况运行模式导致的组件部分负载特性对风储协同系统发电能力的影响不容忽视,与不考虑变工况相比,对风力资源丰富地区,变工况运行特性将使风储协同系统容量因子降低达4%以上。