基于多目標(biāo)的風(fēng)電場混合儲能容量優(yōu)化配置與經(jīng)濟(jì)評估.pdf

1、風(fēng)電預(yù)測精度低和風(fēng)功率波動率大等問題，會降低風(fēng)電并網(wǎng)后電能質(zhì)量，影響電網(wǎng)調(diào)度與發(fā)電計劃，甚至還會威脅到電網(wǎng)安全。接入儲能系統(tǒng)可以平抑風(fēng)電出力波動和補(bǔ)償風(fēng)電預(yù)測誤差，使風(fēng)電輸出功率最大程度滿足目標(biāo)功率，但其經(jīng)濟(jì)性問題仍是實(shí)踐應(yīng)用的巨大瓶頸。儲能系統(tǒng)的容量、功率等配置又將直接影響補(bǔ)償風(fēng)電預(yù)測精度，平抑波動效果和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。因此，本文針對上述問題從風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度出發(fā)，以滿足風(fēng)電出力波動率和預(yù)測誤差率優(yōu)于國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為約束，進(jìn)行多目標(biāo)的混

2、合儲能容量經(jīng)濟(jì)優(yōu)化配置與評估。具體研究內(nèi)容與特色如下：
　?。?）在風(fēng)電功率輸出特性模型和四種典型風(fēng)速特征基礎(chǔ)上，基于新疆實(shí)證數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，對比分析了單臺風(fēng)機(jī)與整個風(fēng)電場輸出功率特性，論證了風(fēng)功率間歇性大（最長可達(dá)6.83小時）、隨機(jī)波動性大（最大可達(dá)80％）、棄風(fēng)量大（最大可達(dá)15%）、電能質(zhì)量差（在波動率為22.4%時頻率偏差最大可達(dá)0.25HZ），但整個風(fēng)電場輸出功率具有自平滑特性，波動量降低了12%。在混合儲能特性分析基

3、礎(chǔ)上，從電網(wǎng)和風(fēng)電自身兩個角度，揭示了影響風(fēng)電消納和電能質(zhì)量的機(jī)理及儲能改善機(jī)理。
　?。?）在風(fēng)功率波動模型和預(yù)測誤差模型基礎(chǔ)上，量化分析了不同時間尺度（1min、10min、1h）下的風(fēng)電功率波動率（10min最大可達(dá)79.15%）和預(yù)測誤差率（10min最大可達(dá)99.35%），并與國網(wǎng)規(guī)定限值（波動率33%，預(yù)測誤差率25%）進(jìn)行了對比分析，以優(yōu)于國網(wǎng)風(fēng)電出力波動限值和預(yù)測誤差限值為綜合約束值（波動率20%，預(yù)測誤差率20%

4、），制定了雙目標(biāo)交集綜合目標(biāo)控制范圍域，為儲能容量配置提供依據(jù)。采用滑動時間窗口算法并引入補(bǔ)償修正系數(shù)制定出滿足波動率與誤差率約束的目標(biāo)功率曲線（波動率20%，預(yù)測誤差率20%），有利于與經(jīng)濟(jì)儲能下的波動率和誤差率補(bǔ)償效果作對比分析。
　?。?）依據(jù)超出綜合目標(biāo)域范圍的風(fēng)電功率占比量原理，采用溢出綜合目標(biāo)域頻重法概率統(tǒng)計了風(fēng)功率占比量大小，依據(jù)儲能響應(yīng)特性，采用占比量大由蓄電池補(bǔ)償，占比量小由超級電容器補(bǔ)償，由此確定了混合儲能各自

5、運(yùn)行時間和額定功率及容量配比?；谛陆硨?shí)際風(fēng)電場配置了所需的總存儲容量為風(fēng)電場裝機(jī)容量的35.39%，獲得了超級電容器與蓄電池容量配比為1:6.66，仿真驗(yàn)證了所提方法的正確性。
　?。?）針對混合儲能總存儲容量偏大缺陷，從風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度，將超出目標(biāo)域風(fēng)電量與儲能最大允許充電量差值轉(zhuǎn)化為價值量定義為棄風(fēng)成本，將超出目標(biāo)域風(fēng)電量與儲能最大允許放電量差值轉(zhuǎn)化為價值量定義為儲能懲罰成本，將儲能額定功率與額定充放電時間轉(zhuǎn)化為價

6、值量定義為儲能投資成本，將儲能運(yùn)行功率和實(shí)時充放電時間產(chǎn)生的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用定義為儲能營運(yùn)成本，揭示了棄風(fēng)成本和儲能懲罰成本與儲能容量的反比關(guān)系、儲能投資成本和儲能營運(yùn)成本與儲能容量的正比關(guān)系，通過四種成本與儲能容量之間的相互制約關(guān)系，構(gòu)建了總成本最小的儲能容量經(jīng)濟(jì)優(yōu)化計算模型。采用改進(jìn)粒子群算法，針對新疆某風(fēng)電場進(jìn)行了儲能容量經(jīng)濟(jì)優(yōu)化配置，所需的總存儲容量為風(fēng)電場裝機(jī)容量的15.3%。對兩種模式（經(jīng)濟(jì)儲能、完全儲能）下的儲能容量進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)

7、評估。構(gòu)建了平抑風(fēng)電波動和補(bǔ)償預(yù)測誤差效果量化評估模型，引入補(bǔ)償效果量化因子?對新疆某風(fēng)電場不同儲能容量下平抑風(fēng)電出力波動和補(bǔ)償預(yù)測誤差效果進(jìn)行了量化評估，使?由頻重儲能的0.076升高到0.116，降低了補(bǔ)償效果，由此采用儲能容量、補(bǔ)償效果量化因子和總成本的三維空間關(guān)系，尋找到兼顧三者的最佳儲能容量仍然為經(jīng)濟(jì)優(yōu)化后的儲能容量。
　　本文依托科技部“國家國際科技合作專項(xiàng)（International Science&Technolo