PDF《风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法》

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a e p s - i n f o . c o m 风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法 朱三立1 ,卢继平1 ,刘加林1 ,葛锦锦2 ( 1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室( 重庆大学) ,重庆市

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2.国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司,安徽省芜湖市

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0 0 ) 摘要:为提高风储发电系统可持续运行能力, 提出改进的风电场相变储能膨胀发电系统, 对该系统 的最优容量选取办法进行了研究.首先采用中值滤波法对特定风电场历史年风电功率数据进行分 解, 根据风电场实际出力平稳分量与调度水平之间的功率差值制定相变储能膨胀发电系统分频控 制策略;

然后利用非参数估计计算满足给定风电可调度性置信度水平的系统最优功率交换水平. 定义储能系统可持续运行能力评价指标, 并与考虑功率投资成本、 能量投资成本和保障系统可持续 运行投资成本的综合经济学评价函数进行折中, 计算系统最优能量交换水平.最后, 以配备蒸汽直 冲式双螺杆膨胀发电系统的风电场为例进行说明. 关键词:相变储能;

膨胀发电;

功率分解;

容量配置;

投资成本 收稿日期:

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修回日期:

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1 7. 上网日期:

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2 5. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究 项目( D A

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5 ) .

0 引言 风力发电技术因具备良好的经济性、 适应性和 环保性, 在电力网络中所占的比重逐年提升[

1 - 4] , 但 又因其同时存在较大的随机性和不确定性, 给电网 调度造成了诸多负面影响[

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6 ] .消除这些影响的有 效途径之一, 便是为风电场配置一定的储能容量[

7 - 8] .按照储能形式的不同, 现有的储能技术一般 可分为功率型储能和能量型储能, 在实际应用当中, 这些储能技术可以是单一的, 也可以是复合的.当 为大规模风电场选择最优的储能技术手段时, 应至 少从抑制波动功率的能力和投资运行成本两个方面 加以考虑.例如, 文献[

9 ] 提出的基于超级电容储能 的风电场功率调节系统就是一套典型的单纯依靠功 率型储能设备平抑风电场有功、 无功功率波动, 降低 风电并网对电网造成的冲击的控制系统.这类系统 响应迅速, 控制简单, 但仅仅适合于短时电力储能场 合.文献[

1 0 ] 提出的蓄电池与超级电容混合储能系 统则是一种技术上的进步, 这类系统借助能量型储 能设备弥补功率型储能设备能量密度较低的缺陷, 从而实现了对风电场有功输出的分频控制.文献 [

1 1 ] 提出一套含压缩空气储能的微网复合储能系 统, 尝试将压缩空气储能、 蓄电池储能和超级电容储 能相结合, 有效地提高了微网运行的稳定性与可调 度性.但是, 考虑到电池成本问题和控制难度, 区域 风电场未必能够接受如文献[

1 0 ] 和文献[

1 1 ] 提出的 多元复 合储能系统.因此, 本文择优选取了文献[12]提出的相变储能膨胀发电系 统( p h a s e - c h a n g e e n e r g ys t o r a g ea n d e x p a n d e r - g e n e r a t i n g s y s t e m, P E S E S ) 作为研究对象, 并且, 通过实施电压外环― 流量内环 双环控制 策略[

1 3] , 该系统可在一定程度 上摆脱对超级电容的依赖, 独立承担瞬时功率调节 任务, 既简化了系统结构, 又进一步降低了投资成本. 在确定了储能形式和控制策略之后, 一个至关 重要的问题便是确定系统最优容量配置.文献[