含高渗透率风电的电力系统多元储能电源优化配置研究

Large-scale wind power integration increases complexity in issues such as power balance and stability control of power system because of the stochastic, intermittent and variable nature of wind power output. To improve the ability of power balance of power system with high penetration of wind power integration and solve the problem of large-scale wind power integration, introduction of flexible energy storages in power system will be an effective solution. To realize the reasonable allocation of multiple energy storages units, this project will further study on the wind power output probability distribution features in different time scales and analyze the coupling correlation between different time scales of large-scale wind farm. On basis of the investigation of wind farm power output, the wind power output model should be presented, which will be suitable for medium/long-term optimizing allocation study of multiple energy storage units in large scale grid. Considering the adjusting ability of conventional sources，such as thermal power units and hydropower units, and power system load characteristic, optimal operation of multiple energy storage units with pumped storage units as a main form will be investigated in power system integrated with high penetration of wind power. Based on the energy-saving scheduling and dispatch policy, reasonable capacity allocation strategy between energy market and spinning reserve market for pumped storage station will be presented and the methodology of evaluating quantitatively comprehensive benefits of multiple energy storages will proposed. According to new power system planning criterion, the theory for optimizing allocation of multiple energy storage units in power system with high penetration of wind power will be established. The prospective achievements of this project will provide theory support for reasonable development and allocation of multiple energy storage units in the future power system with significant wind power.

大容量高渗透率风电接入电力系统后，随机性的风电出力增加了电网在功率平衡和稳定控制问题上的复杂性。为了增强含高渗透率风电电力系统的功率平衡能力，解决大规模风电入网难题，在电力系统中配置具有灵活调节性能的储能电源是一种有效的解决方案。为了合理配置储能电源，本项目将深入研究大容量风电出力在不同时间尺度上的概率分布特性及跨时间尺度耦合特性，建立适合多元储能电源中长期优化配置研究的风电场出力模型；综合考虑负荷特性和常规电源特性，研究以抽水蓄能为主的多元储能电源在含高渗透率风电系统中的优化运行问题；基于节能发电调度政策，提出抽水蓄能电站在新型能量市场与旋转备用市场的容量分配策略，定量评估多元储能电源系统的综合效益。基于新的电力系统规划评估准则，建立含高渗透率风电的电力系统多元储能电源优化配置理论。本项目的研究可为未来电力系统储能电源的合理发展及布局提供重要理论支撑。

大规模风电接入电力系统后，随机性的风电出力增加了电网在功率平衡和稳定控制问题上的复杂性。为了增强电网对高比例风电的适应能力，在电力系统中配置灵活性强的储能电源是一种有效的解决方案。.为了合理配置储能电源，本项目首先对风电出力变化特性进行了本源分析。从接入系统的风电场出力整体出发，研究了风电出力在不同时间尺度上的概率分布特性。为适应多种储能电源的不同特性，采用离散傅里叶变换对风电出力进行频谱分析，提出多时间尺度的风电出力建模方法。.从大电网的大规模风电接入和利用角度，提出以抽水蓄能等能量型储能为主体，其他快速反应型储能为补充的电力系统储能整体架构。在对抽水蓄能动态、静态效益综合分析的基础上，研究了抽水蓄能与风电配合的优化运行方法；综合考虑电力系统常规电源特性、负荷特性，建立新型电力系统中抽水蓄能电站的综合容量规划模型。.针对电池储能在含高渗透率风电电力系统中的优化配置问题，主要从两个角度进行了研究：1）平滑风电短时波动性问题；2）参与风电加入后系统整体调峰问题。从四个方面深入开展研究：电池储能运行优化，电池储能的变寿命模型，参与调峰的电池储能优化配置，和参与平滑风电短时波动的电池储能优化配置。本项目提出考虑前瞻性的电池储能充放电功率优化方法。该方法以控制风电出力相邻两个时间段的波动幅度为目标，考虑了前瞻可信周期内风电出力波动对当前时刻充放电决策的影响，使电池储能充放电功率优化更加全局化。从电池储能的运行技术经济特性出发，考虑电池储能放电深度对其实际使用寿命的影响，提出了电池储能变寿命预测模型。基于电力系统对并网风电最大功率波动率的技术约束，在考虑电池储能变寿命模型的基础上，提出用于改善风电场出力波动性的电池储能容量优化方法。针对无能量型储能电源的含风电电力系统，研究了采用电池储能进行调峰以改善风电反调峰特性问题，提出了考虑变寿命特征的调峰用电池储能容量优化方法。.针对多元储能优化配置问题，提出以不同特性的储能分别应对不同时间尺度风电出力变化的储能配置思路。考虑电力系统的负荷特性、常规电源的调节能力和多元储能响应能力，以系统经济性和能源利用效率等为优化目标，提出了含高渗透率风电的电力系统多元储能电源优化配置模型和方法，可避免多类型储能在容量配置方面的重复性。.本项目的研究可为电力系统储能电源的合理发展、大规模新能源并网和充分利用提供重要理论支撑。