用于跟踪风电场计划出力的电池储能系统容量优化配置

电池储能系统是平抑风电功率预测误差的理想选择,在现有储能电池价格水平前提下,电池储能系统的功率与容量优化配置尤为重要。基于风电场功率预测误差分布特性,依据风电功率预测预报标准中的约束条件和考核指标,分析了电池储能系统功率与风电功率预测误差、风电功率预测误差缩减率、全天预测结果的均方根误差、准确率及合格率的特性关系,储能系统容量与容量需求满足率及容量需求满足增长率的特性关系。为较好平抑风电功率预测误差且使投入成本较低,基于截止正态分布法,提出了一种储能系统功率与容量配置优化方法。该方法可计算用于跟踪风电场计划出力所需的较优储能系统功率与容量。通过实例计算分析,验证了该方法的有效性和可行性。     

跟踪光伏计划出力偏差的储能容量配置研究

不同典型天气下光伏出力预测误差具有明显差异,为保证分布式光伏集群友好接入,提出一种考虑光伏发电功率预测误差不确定性的共享储能容量配置方法。首先基于注意力机制和长短时记忆神经网络（long-term short-term memory neural network,LSTM）对分布式光伏出力进行预测,再与不同典型气象条件下的光伏出力实际值进行对比得到预测误差。然后以共享储能配置成本最优为目标,建立跟踪光伏出力计划偏差的共享储能容量配置模型,通过引入鲁棒机会规划约束来描述预测误差的不确定性,并采用凸逼近方法将原模型转化为确定性模型进行求解。仿真结果表明,所提方法在保证补偿效果的同时能最大提升储能配置的经济性。     

风电场出力特性及其不确定性的对策分析

通过福建省某沿海风电场的出力数据,验证了风电出力变化的波动性及随机特性,将风电出力并入电力负荷,分析了风电并入后对于电力负荷变化特性的影响,并分别从电网与风电自身的角度出发,讨论了有效应对风电功率的不确定性措施,包括风电出力预测、储能手段以及风电机组自参与调频等。     

计及碳收益的风电场混合储能容量优化配置

风电场输出功率波动剧烈,直接并网会影响电力系统的安全稳定运行,需要配置储能平滑风电功率使其满足并网要求。为克服滑动平均法追随性差而导致储能配置容量较大的问题,提出分级滑动平均法用于确定风电功率平滑目标;采用Butterworth低通滤波对风电功率偏移量进行分解,将低频分量和高频分量分别作为锂电池储能和飞轮储能的参考功率;考虑储能初始投资及置换等成本以及售电收益、碳交易收益,建立风电场混合储能容量优化配置模型,并采用自适应混沌粒子群优化算法进行求解;利用某48MW风电场的运行数据进行仿真验证。仿真结果表明：分级滑动平均法更适用于确定风电功率平滑目标,锂电池与飞轮混合储能有利于提高风储系统全生命周期的净收益。     

储能系统改善大规模风电场出力波动的策略

针对利用储能提高风电对其并网系统的友好性,给出了一种基于储能平抑风电出力波动的策略。对大规模风电并网的某区域电网负荷与风电出力的数据进行了统计分析,得到负荷和风电出力的时域分布规律,提出了利用储能系统协调风电场有功出力与其并网系统负荷功率波动的策略,并建立了相应的数学模型。基于电力系统分析软件DIgSILENT-POWER FACTORY13.1进行了仿真验证,结果表明利用储能改善后的风电有功出力,能够追踪负荷曲线的变化规律,并网风储合成出力对电力系统可以起到"削峰填谷"作用,储能以较低的成本提高了风电对其并网系统的友好性。     

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。     

基于实测数据的风电场相邻日有功出力相关性研究

随着我国对可再生能源扶持力度的加大,风电装机容量也不断增大。由于我国北方地区冬季的供热需求量很高,致使冬季风能利用率不高、弃风现象严重,为了更加合理地利用风能资源,风电场历史运行数据成为必不可少的资料。利用Copula函数对北方地区某风电场非供热期相邻日有功出力进行计算,得到相邻日之间的联合概率密度分布图、联合分布函数图及相关系数。在此基础上,对相邻日有功出力的相关性进行定量研究,分析其随时间的变化情况,探讨风电场相邻日之间有功出力相关性。通过研究历史相邻日有功出力的相关性为研究未来相邻日有功出力相关性打下基础,同时也为电力系统工程调度运行管理人员提供一定的参考。     

风电场功率预测及风储能系统可靠性分析

基于风电场的日前数据对风电场功率进行了预测,之后引入储能系统以应对预测偏差对实时运行开机发电容量的影响.在仿真中结合风电实际出力,通过调整储能系统的功率和容量的配比来预测偏差,之后根据仿真数据对系统可靠性进行了分析和评估.     

平抑风电场功率波动的储能容量选取方法

风能的间歇性和波动性给风电大规模并网带来了不利影响,在风电场出口处安装储能系统可以有效调节并网功率的变化率,提高风电场并网运行的稳定性。分析了基于低通滤波原理的储能系统平滑时间常数和平抑效果关系,给出了一种新的平滑时间常数选取方法和基于正态分布的储能系统功率和容量的计算方法,在满足我国风电并网标准的条件下,尽可能地减小储能系统规模,并利用实际风电场数据加以分析验证。     

考虑风功率预测误差相关性的储能容量配置方法研究

根据风功率预测误差的联合分布,提出一种计算预测误差超出量的方法。为了衡量储能容量的效用,提出了储能利用量和储能损失量的概念,并给出了计算方法。考虑储能的收益和成本,分别从企业和社会的角度,提出了2个典型的储能容量优化模型。仿真结果验证了方法的正确性和可行性。     

用于短期电网调度的风电场储能容量估算法

为实现电网对风电场出力的短期调度,提出基于正态分布的风电场储能系统容量估算法。通过对比历史风电出力样本数据与电网调度数据值,运用统计的方法分析样本区间内功率偏差值的正态分布参数。并提出采用储能经济因子对储能效果加以评估。以新疆某中型风电场长期统计的风速、实际风电出力和预报出力数据为样本数据,运用所提方法对其所需储能容量进行估算。仿真结果表明,所得储能容量能使风电场满足调度出力要求,且其小于风电场容量的10%,验证了所提方法的经济性和可行性。     

基于风电功率min级分量波动特性的 风电场储能容量优化计算

储能为抑制风电功率随机波动性对电力系统的不利影响提供了可能。为减小风电功率随机波动分量对电力系统的影响,提出用储能设备平滑风电功率随机波动频繁的min级分量,并通过分析风电功率min级分量的波动特性,建立对应的储能容量优化配置模型。该模型在充分把握风电功率min级分量波动特性的基础上,以概率统计的区间估计理论确定储能系统的容量配置和最大充放电功率。该优化模型可以较小容量的储能设备改善风电功率的平滑输出,有利于减小风电功率随机波动性对电力系统的不利影响。仿真算例表明了该算法的有效性。     

基于风电功率min级分量波动特性的风电场储能容量优化计算

储能为抑制风电功率随机波动性对电力系统的不利影响提供了可能。为减小风电功率随机波动分量对电力系统的影响,提出用储能设备平滑风电功率随机波动频繁的min级分量,并通过分析风电功率min级分量的波动特性,建立对应的储能容量优化配置模型。该模型在充分把握风电功率min级分量波动特性的基础上,以概率统计的区间估计理论确定储能系统的容量配置和最大充放电功率。该优化模型可以较小容量的储能设备改善风电功率的平滑输出,有利于减小风电功率随机波动性对电力系统的不利影响。仿真算例表明了该算法的有效性。     

飞轮储能在风电输出功率中的柔性控制研究

阐述了飞轮储能的基本结构和工作原理,介绍了含有飞轮储能装置的风电系统有功功率柔性控制策略,研究了飞轮参考功率指令值的五种获取方法,比较了其优缺点,得出功率平滑控制跟踪效果的差异。     

一种基于风功率预测修正的储能电池容量需求分析

风电场配置储能系统可以有效减小有功功率输出波动。在风/储系统的研究中,电池容量需求分析一直是一个热点问题。本文基于风电功率预测的电池平滑输出控制,以减小电池储能系统容量需求为目标,针对风电功率预测与实际风功率输出存在较大误差的情况,提出一种基于风电功率预测修正的分析方法,并且利用实际风力发电机输出功率数据及PSCAD仿真算例验证了该方法的可行性和有效性。     

平抑风电出力波动储能技术比较及分析

风电出力波动影响到其利用效率及电网安全,若利用储能设备可以减轻风电出力波动的影响。开展不同储能技术的特性和效能研究,目的是找到可用的平抑风电出力波动的设备。收集并研究了现有技术下储能设备的技术参数,并对其接入电网的方式、效能及规模效应等方面进行分析和技术经济对比。经过大量的数据分析,借助其他相关课题的研究成果,发现电网是唯一可聚集巨大调节能力的储能系统,也是目前最有效、最经济的储能系统。最终论证了中国减轻能源行业污染、增强能源安全,应该大规模开发三北的风电,而建设大电网才是我国开发大风电的出路。     

提高风能利用水平的风电场群储能系统控制策略

由于风电具有间歇性、波动性等特性,同时风电装机比重显著增长,电网接纳风电的能力受到各种因素制约.为了提高风能利用水平,从风电场群角度出发提出一种储能系统的充放电策略以消纳风电.首先,基于风速实时数据和4h风速预测曲线以及负荷预测曲线,采用超前控制确定储能系统在一天内各时刻的充放电状态;然后,考虑储能系统的实时荷电状态和风电上网分时电价,以储能系统效益最大为目标,基于模糊控制确定储能系统的充放电功率,避免储能系统过充过放;最后,综合考虑储能系统消纳风电产生的电量效益、环境效益、调峰效益以及储能系统自身的设备投资成本和维护成本,以储能系统年净收益率和弃风消纳率为指标对所提策略进行评估.以东北某省的风电场群实际数据为例进行仿真分析,验证了所提策略的有效性.     

储能参与风电一次调频的容量优化

风电高渗透率下的电力系统运营商要求风电场提供一次调频服务,风电机组通过变桨控制可以提供一定的调频备用,但风电场长期降额运行降低了经济效益。本文提出储能参与风电场一次调频,将风电机组变桨控制与储能控制相结合,使风电场具备类似于传统电源的一次调频能力。提出了基于机会约束规划的储能容量优化方法,建立以风储系统运行成本最小为目标,以满足一次调频需求为约束的优化模型,采用置信水平实现风储系统在调频可信度和运行成本之间的折中。分析了典型参数对储能配置容量的影响。研究结果表明,所提出的方法降低了储能的配置容量,提高了储能参与风电一次调频的经济性。