面向多环节不确定的共济型光储发电系统递阶式配置研究

The complementary type hybrid photovoltaic-storage power system is put forward to achieve the integration of photovoltaic and storage on the scale of energy and power, which at the same time provide schedulability for the whole power grid. Thus, the complementary type hybrid photovoltaic-storage power system, not only can extremely enhance the amity between the photovoltaic system and the distribution network, on the other, but it can effectively improve the distribution network capacity to receive more renewable energy. Starting from resource assessment uncertainty、consumption mode uncertainty、operating ambient uncertainty and dispatching uncertainty, this project will propose the optimal configuration solutions of the complementary type hybrid photovoltaic-storage power system in four aspects: (1) correspondingly research about quantization evaluation system of solar resource under different measuring conditions (2) explore storage configuration methods taken into account the photovoltaic system redundance based on the balance between generation and consumption (3) propose optimal principles for designing the complementary storage system based on the fluctuation power control (4) precisely discuss a storage configuration method of the complementary type hybrid photovoltaic-storage power system considering the error-allowable uncertainty on various scales. The research results , on the one hand, can provide the theory basis and decision support for standard design of photovoltaic-storage power system, on the other, it can help us master the independent intellectual property rights of configuring complementary type hybrid photovoltaic-storage power system configuration in optimal and progressive ways.

共济型光储发电系统就是指光伏和储能实现有机的统一，在能量尺度和功率尺度上实现互补共济，作为整体对电网表现出相当的可调度能力。建设共济型光储发电系统可以提高光伏接入配电网的"友好性"以及配电网接受光伏的"适应性"。本项目从资源评估的不确定性、消纳方式的不确定性、运行情境的不确定性以及调度运行的不确定性四个方面着手，针对性地研究适应不同量测条件下的光伏资源深度量化评估体系，研究基于电量平衡考虑光伏发电冗余的储能容量配置方法，研究基于功率波动控制的共济型混合储能系统优化设计原则，研究考虑不确定性误差选择性概率忽略时的储能容量多尺度精简优化，最终形成共济型光储发电系统的优化配置方案。研究成果一方面可为光储发电系统工程标准化设计提供理论依据和决策支持，从而促进光伏发电的规模化应用；另一方面可以掌握拥有独立知识产权的共济型光储发电系统递阶式配置方法，占领技术高地。

随着能源和污染压力的日益加重和人类环保意识的日益增强，新能源的开发利用正越来越受到重视。其中以光伏发电为代表的新能源发电技术逐渐受到了全社会的关注，各国政府也出台相关政策扶持光伏产业的发展。但是，同传统发电形式相比，光伏发电具有较大的波动性，这给光伏发电系统设计和运行带来一定的问题。因此，可以在进行光伏系统设计及实际运行调度时将光伏系统同储能装置打捆，将光伏与储能视为一个整体对外部电网提供连续稳定的电能供应。因此，在计算储能系统容量配置时，需要综合考虑光伏在预测、规划、运行与调度各阶段中的不确定性。本项目围绕共济型光储系统设计的相关实际问题展开研究，并取得了以下成果：.1）针对光伏资源无测量区辐射数据评估问题，提出基于反距离法和人工神经元网络方法对无测量区辐射资源估计方法。项目对比分析了两种方法对于有测量区分布距离较远和较近两种场景下无测量辐射资源评估准确性。结果表明，反距离方法不适用于光照资源有测量区分布较广的场景，神经网络方法适用于一般场景。.2）提出一种基于光伏出力预测误差的储能配置方法。项目根据光伏出力预测误差的分布情况，确定了储能装置的额定功率；根据储能荷电状态的累计分布函数，确定了储能装置的额定容量。.3）项目提出一种基于理想低通滤波算法的含光伏设备微网联络线功率平滑的储能配置方法。在实际的工程应用中，由于尚无依据控制联络线波动配置储能计算相关规范。项目着重讨论了不同时间窗口及对应不同采样频率对储能配置结果影响。结果表明，在实际储能配置中应尽量使用典型日或典型年数据计算储能配置。.4）项目运用多种数字滤波方法对含光伏微网联络线功率进行平滑，并计算储能配置结果。结果表明，运用理想低通滤波方法进行储能配置时，由于系统出力的非周期性导致平滑效果在信号首尾端出现较大偏差，储能配置计算结果可能因此受到影响。此时，可以运用移动平均滤波算法平滑功率，根据功率平滑结果计算储能配置。.5）针对在运行中储能功率转换损耗与光伏出力不确定性问题，项目从运行角度提出一种适用于实际工程的光伏电站储能配置方法。所用运行调度策略可以实现光伏储能联合调度系统输出功率在一定的时间窗口内维持恒定，进而有利于机组组合安排及系统运行调度。.6）提出含光伏系统可靠性计算及光伏置信容量评估模型。该模型首先采用时序Monte Carlo 模拟法评估含光伏系统的可靠性，进而利用弦截法评估光伏的置信容量。