基于风电场出力计划的储能系统容量优化

储能系统的引入为风电成为可调度电源提供了可能,但增加了投资成本。文章提出一种基于风电场出力计划的储能系统容量优化方法。首先,利用风电场功率预测误差的标准偏差对风电场出力计划进行优化;其次,以出力计划为风电场出力目标,在风电场实际出力跟踪出力计划允许的误差带宽内,以风电并网条件为约束,用遗传算法确定出储能系统在各时刻的最优出力值,进而考虑储能系统充/放电效率、荷电状态确定出储能系统容量;最后以新疆某风电场为例进行算例分析,结果表明该方法是合理、有效的。     

混合储能辅助风电场平滑出力的功率配比方法研究

随着风电渗透率的增大,风电并网时对电网产生的波动也逐渐增大,采用储能系统对风电场出力进行平滑处理,可以使风电满足规定的并网要求.针对风电场出力波动成分的频率范围较宽的问题,采用混合储能系统(飞轮+电化学储能)进行不同波动频率成分平滑,提出一种运行数据驱动的混合储能容量配置方法,利用抗脉冲平均滤波法对风电场出力数据序列进...     

基于平滑效应和风资源相关性的区域风电功率波动平抑方法

基于Copula函数和Pair-Copula建立多地风速的时空相关性模型,使模拟的风速序列在时间与空间维度上的相关性与实测数据一致,进而以区域风电总容量为约束,对多个风电场间的容量配置比例进行优化,通过获取区域风电最大平滑效应来降低风电总出力的波动性,并定义了风电出力波动平抑率作为风电波动性的评价指标。分析区域风电容量配置优化对弃风、风电出力波动平抑率的影响和储能对平抑风电出力波动的影响及风电出力波动平抑率与储能系统容量配置的关系,由此验证方法的有效性。     

波动率优于国网标准的风电场储能容量经济优化配置

基于某风电场出力的实际数据,从不同时间尺度上分析了该风电场的功率波动特性。考虑了风电场弃风成本、储能惩罚成本、储能投资和运行成本,通过3种成本间的制约关系,构建了储能容量经济优化计算模型;采用滑动时间窗口算法并引入平抑修正系数,制定出波动率优于国网标准的期望参考功率。采用改进粒子群算法,针对某含储能风电电网进行了储能容量优化配置,求解出最优储能容量和最小经济总成本,对比了不同储能容量配置策略下的经济性,并引入了波动率评估因子对平抑效果进行了量化分析。仿真结果表明,该优化配置方案能够将风电出力波动率限制在20%以内,优于国网标准,且经济性最好,具有较好的应用前景。     

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。     

面向风电平抑的混合储能系统容量配置方法

采用基于风电并网波动标准的自适应小波包分解方法处理风电功率,利用混合储能系统平抑风电并网后的波动分量。将混合储能系统内部功率指令划分与系统容量配置相结合,以储能系统年综合成本最小为目标,建立基于电池寿命量化模型的混合储能容量优化模型,进而通过穷举对比不同功率指令分界点所对应的系统成本确定最优分界点。以某风电场典型日出力数据为例,对最优分界点及其对应的储能配置进行优化分析,仿真结果验证所提方法的技术合理性和经济实用性。     

提高双向调节能力的混合储能平滑风电控制策略

为有效平滑风电出力,避免电池频繁充放电,提出了基于模型预测控制-模糊控制的并网功率平滑控制策略。首先采用模型预测控制获取风电目标出力与混合储能总输出参考功率;然后,设计了基于超级电容荷电状态的模糊自适应时间常数的一阶低通滤波法,对超级电容与锂电池实现自适应功率分配;接着基于双储能系统的充放电不平衡指标设计了模糊荷电状态优化控制,同时设计了改进双储能工作模式及相应切换规则以避免荷电状态越限;最后在Matlab/Simulink平台上建模仿真,验证了该控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略不仅可以有效平滑风电并网功率,减小储能容量与功率配置,还可以减小锂电池的充放电切换次数,提高系统的双向调节能力。     

考虑运行经济成本的风电场储能容量优化

储能技术作为一种新兴的调节风电功率输出方法,能够有效平抑风电出力波动.储能系统容量规划问题正成为重要的研究课题.以蓄电池作为研究对象,将放电深度和过放电现象对电池寿命的损伤折合为运行经济成本,同时考虑惩罚成本及固有成本,在确保风电出力尽可能接近期望出力的前提下,建立了以总经济成本最小为目标,以容量限制、功率限制及充放电次数限制为约束条件的储能容量优化模型,采用遗传算法求解目标函数.算例分析结果表明,该方法可以配置合理的储能容量,使得储能系统在平抑风电出力波动的同时使总经济成本降至最低,实现稳定性和经济性的相协调.     

基于风储经济调度的储能容量优化配置

大容量储能系统理论上可抑制风电出力波动,但其经济性不足成为实践应用的巨大瓶颈。文章从含储能的风电系统优化经济调度角度出发,以含风储的电力系统总成本最小为目标,主要考虑了因储能补偿风电功率预测误差而减小的火电旋转备用容量折算成本、因储能补偿平抑风电出力波动而减小的火电旋转备用容量折算成本,储能补偿风电场弃风成本,储能补偿火电排污和环境治理成本,以联合提高风电预测精度和平抑风电波动满足国网规定标准为约束,构建含风储的电力系统优化经济调度数学模型,采用遗传算法针对新疆某含风电的地区电网加装储能进行了储能容量优化配置。仿真结果表明,所提储能容量配置占风电场装机容量的9.60%,经济性较好,方法有效可行,具有较好的应用前景。     

跟踪风电计划出力下的混合储能系统容量配置

提出利用混合储能系统参与跟踪计划出力应用,以提高电网的运行调度能力,在一定程度上降低风电功率对电网的不利影响。首先从张北风电场的历史数据以及相应预测数据出发,在对各储能方式物理特性进行分析的基础上建立容量配置数学模型;然后对风电出力实际值与预测值的差值信号采用希尔伯特-黄变换(HHT)的方法进行分解,对信号分配频率给出有效分界;最后根据分界频率对各储能电源进行信号分配以分别配置功率与容量。仿真结果表明,HHT法能有效自适应地对风电离散信号进行分解,利用此原理配置的混合储能系统容量能较好地满足跟踪计划出力应用需求。     

风电场含退役动力电池的混合储能系统容量优化配置

针对退役电池在风电场平抑功率波动场景的应用,提出一种考虑退役电池时间尺度的混合储能系统容量配置方法。首先分析退役电池和新电池储能的优势,并介绍储能系统的成本构成;然后建立以全寿命周期经济性最优、考虑退役动力电池充放电时间尺度的混合储能容量配置模型,线性化后可调用求解器求解获取储能容量配置结果;最后用风电场实际数据进行分析,验证容量配置方法的有效性,并分析风电场不同储能配置时长政策要求、退役动力电池不同时间尺度以及不同控制策略下的混合储能容量配置结果。     

The energy storage system output control strategy to improve theshort term windpower forecastingaccuracy rate

目前对于储能系统应用于平抑新能源发电的波动性、移峰填谷等场景的控制策略已有文献研究,但对于风功率预测准确率影响风电场效益的机制下储能系统应用的可行性尚未见研究。本文提出了一种以减小风电场短期功率预测偏差为目标的储能系统出力控制策略,控制策略以风电场实时出力数据（秒级）为数据源,采用线性外推加以移动平均优化的方法预测下一时刻风电场出力,通过比较风电场短期功率预测值与实时预测值,计算储能系统期望出力,并根据储能系统不同SOC区间内的出力能力进行约束,输出储能系统出力指令,最后进行了仿真验证。结果表明,本文提出的储能系统出力控制策略,能够使风电场通过配置储能系统,减少短期功率预测准确度考核,对风电场的精益化运行具有指导意义。     

Minimization and control of battery energy storage for wind power smoothing: Aggregated,distributed and semi-distributed storage

A battery energy storage system (BESS) is usually integrated with a wind farm to smooth out its intermittent power in order to make it more dispatchable. This paper focuses on the development of a scheme to minimize the capacity of BESS in a distributed configuration using model predictive control theory and wind power prediction. The purpose to minimize the BESS capacity is to reduce the overall cost of the system as the capacity of BESS is the main cost driver. A new semi-distributed BESS scheme is proposed and the strategy is analyzed as a way of improving the suppression of the fluctuations in the wind farm power output. The scheme is tested for similar and dissimilar wind power profiles, where the turbines are geographically located closer and further from each other, respectively. These two power profiles are assessed under a variety of hard system constraints for both the proposed and conventional BESS configurations. Based on the simulation results validated with real-world wind farm data, it has been observed that the proposed semi-distributed BESS scheme results in the improved performance as compared with conventional configurations such as aggregated and distributed storage.     

An analysis for the need of a battery energy storage system in tracking wind power schedule output

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在风储联合应用中具有多种功能,利用电池储能系统提高风电并网调度运行能力是当前研究的热点之一.文章基于我国北方某风电场历史运行数据与预测数据,依据预测误差评价指标和风电场预报考核指标的综合评价方法对风电场预测数据进行分析研究,归纳了预测误差的概率分布特征;提出利用电池储能系统提高风电跟踪计划出力能力,统计并量化出电池储能系统用于跟踪计划出力场合的作用范围;通过仿真验证电池储能系统在风储联合系统中提高风电跟踪计划出力控制策略的有效性和可行性.     

The world's largest all-vanadium redox flow battery energy storage system for a wind farm

风力发电具有明显的随机性,间歇性,不可控性和反调峰特性,风力发电的大规模并网给电网调峰和稳定,安全运行带来了巨大压力,造成弃风限电现象愈加严重,严重影响了风力资源的有效利用和经济效益.全钒液流电池储能电站在能量管理系统的调度下,对风力发电输出功率进行平滑,配合风电场功率预报系统,提高风电场跟踪计划发电能力,改善了风电场并网电能质量,降低了对电网的冲击与影响,同时也提高了风电场输出功率可控性,有利于提高电网对风电的接纳能力.国电龙源卧牛石风电场配套的5 MW/10 MW∙h全钒液流电池储能系统为目前世界上最大规模的全钒液流电池储能系统.本文介绍了该全钒液流电池技术特点和储能系统的设计,成组方案及功能,并对储能技术在可再生能源发展中的作用进行了展望.     

超导储能对并网型风电场运行性能影响的仿真分析

采用超导储能(SMES)可以改善风电场并网运行的稳定性,针对风电系统中出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用超导储能安装点的电压偏差信号作为超导储能有功控制器的控制策略。为了验证这种策略的有效性,建立了风电机组和超导储能装置的数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。仿真结果表明,采用该控制策略不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

风电场储能系统技术研究

本文主要介绍风电场储能系统组成部分及工作原理。根据在实时数字仿真系统RTDS环境下搭建的系统模型,研究投入储能系统前后,风电场有功功率间歇性波动和电压波动对电网的影响对比,为解决风力发电等新能源并网问题提供借鉴。     

The value of energy storage in optimal non-firm wind capacity connection to power systems

Wind is a variable and uncontrollable source of power with a low capacity factor. Using energy storage facilities with a non-firm connection strategy is the key to maximum integration of distant wind farms into a transmission-constrained power system. In this paper, we explore the application of energy storage in optimal allocation of wind capacity to a power system from distant wind sites. Energy storage decreases transmission connection requirements, smoothes the wind farm output and decreases the wind energy curtailments in a non-firm wind capacity allocation strategy. Specifically, we examine the use of compressed air energy storage (CAES) technology to supplement wind farms and downsize the transmission connection requirements. Benders decomposition approach is applied to decompose this computationally challenging and large-scale mixed-integer linear programming (MILP) into smaller problems. The simulation results show that using energy storage systems can decrease the variation of wind farms output as well as the total cost, including investment and operation costs, and increase the wind energy penetration into the power system.     

风氢耦合系统超前控制策略研究

针对风电场计划出力跟踪精度不足、储能系统调控不力、输出功率波动较大的问题,本文提出风氢耦合系统超前控制策略,其中风氢耦合系统由风电机组-电解槽-储氢罐-燃料电池耦合而成.基于氢储能系统状态、超短期预测功率及日前计划出力,制定系统调节策略,提出最大化计划出力跟踪能力、最大化储能系统调节能力以及最小化功率波动平滑加权的目标...