大型电池储能电站调度特性建模及考虑不确定性的调度策略随机优化

Large-scale wind power integrations provide business opportunity for applications of battery energy storage technique in electric power grids. The dispatching characteristic model of large-scale battery energy storage power station (BESPS) that be connected to grids independently is firstly built, and then dispatching strategy and benefits of the BESPS are researched. Some studies described as following will be done. ⑴ With the help of experimental data, physical characteristics of batteries will be firstly studied, and dispatching characteristic of the BESPS will be modeled on the basis of optimum power distribution in the BESPS. ⑵ The random wind power predicting error does not obey normal distribution, so correlations amongst wind power prediction errors of different wind farms will be fitted based on Copula functions. ⑶ With the help of dispatching model of the BESPS, a BESPS dispatching strategy stochastic optimization formulation will be presented on the basis of security-constrained unit commitment, and CPLEX software will be utilized to resolve the formulation. ⑷ The dispatching benefits of the BESPS with high wind power penetration level will be studied on the basis of simulations. In addition, some affected factors of dispatching benefits will also be researched. The wind power penetration level is expected to be improved further and difficulties of wind power accommodation is consequently improved, so these works will provide supports in theory for development of the BESPS and promotion of wind power accommodation in our country.

大规模风电并网为电池储能技术的规模化应用提供了商业机遇，课题以独立接入电网的大型电池储能电站为研究对象，首先对其调度特性进行建模，接着对其在大规模风电并网背景下的调度策略与调度收益进行研究。主要工作如下：⑴ 以实验数据为基础，对电池组物理特性进行量化，并在电池储能电站内部功率最优分配的基础上对其整体调度特性进行建模；⑵ 考虑到风功率预测误差不服从正态分布，基于Copula函数拟合不同风电场风功率预测误差之间的相关性；⑶ 以调度特性模型为基础，在安全约束机组组合模型的基础上，建立基于机会约束的电池储能电站调度策略随机优化模型，并采用CPLEX软件对其进行求解；⑷ 通过仿真实验探索电池储能电站在大规模风电并网背景下的调度收益，并分析多种因素对调度收益的影响。随着风电渗透水平的不断提高，电网消纳其电量的难度随之加大，可以预期，课题的研究工作将为我国发展电池储能电站、促进风电消纳提供理论指导。

近年来，风电在世界范围内得到了飞速发展，截止目前为止，风电已成为我国电力系统第3大主力电源。随着电网风电渗透率的不断提高，其固有的间歇性与随机波动特性将显著增加电网运行控制的难度，甚至导致大规模弃风。电池储能技术的快速进步为解决上述问题提供了全新的技术选择。在上述背景下，项目主要关注电池储能电站在高比例风电接入背景下的建模与运行控制问题，主要研究内容如下：首先，在全生命周期充放电实验数据的基础上，采用数据拟合技术对电池储能电站的调度特性进行建模；接着，基于现场实测数据，采用Copula理论量化多个风电场风功率预测误差间的关联特性，明确电池储能电站运行控制面临的多源随机扰动；然后，在分析电网风电接纳能力影响因素的基础上，建立考虑风电接纳的电池储能电站调度策略优化模型，并在电网等效聚合的基础上采用CPLEX软件求解模型，基于模型求解结果分析电池储能电站的调度收益；最后，研究了电池储能电站与风电场的联合运行、控制问题。.项目取得的研究结果如下：.1、基于电池实验数据，建立了电池储能电站的调度特性模型，模型全面考虑了电池技术特性与电池储能电站损耗成本；.2、明确了多个风电场风功率预测误差间的关联特性，研究表明： t-Copula函数对风电场风功率预测误差之间的关联特性拟合效果最好；.3、建立了电池储能电站调度策略优化模型，该模型具有风电接纳能力最大与总运行成本最小两个优化目标，针对模型特点，给出了可加快模型求解速度的电网等效聚合技术；.4、初步分析了电池储能电站的调度收益，其调度收益存在与两方面：降低系统运行成本与提升电网风电接纳能力；.5、提出了电池储能电站与风电场的联合运行策略，提高了风电场的发电计划跟踪能力，显著降低大规模风电并网对电网运行的不利影响。.项目研究工作涉及到电池储能电站建模与运行控制等多个方面，对我国发展电池储能电站、促进风电消纳有较强的理论指导意义。