PDF《风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法》

1 4 ] 提出基于正态分布的风电场储能容量估算法, 通过 对比风电历史出力样本数据与电网调度数据值, 运 用统计的方法分析样本区间内功率偏差值的正态分 布参数.该方法最终将储能容量限制在了风电场装 机容量的1 0%以内, 保证了经济性和可行性, 但没 有涉及具体的储能对象.文献[

1 5 ] 提出结合随机规 划和序贯蒙特卡洛模拟的风电场储能优化配置方 法, 考虑了风电场全年的出力变化以及储能循环寿 命折损的影响, 有效降低了风电场全年的弃风电量 和综合成本并提高了部分风电送出通道的利用率. 该方法虽然涉及锂电池储能本身, 但并未深入研究 电池储能系统控制策略和运行特性, 储能配置结果 还可以进一步优化. 本文主要贡献在于提出了改进的风电场相变储

7 5 第4 3卷第6期2019年3月2 5日Vol.43N o .

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1 能膨胀发电系统控制思路和容量优化选取办法.基于 弃风电场 风能利用率普遍较低这一客观事实, 探索建立新的风电场相变储能循环体系, 通过新增 热功率送出通道省去了超级电容建设成本和运行成 本.基于风电可调度性置信度水平和储能可持续运 行能力评价指标对储能系统功率交换水平和能量交 换水平进行优化计算, 既满足了电网调度对风电出 力平稳性的要求, 又照顾到风电场对风电经济效益 的诉求, 是一种较为理想的容量配置方法.

1 相变储能膨胀发电系统运行与控制 相变储能膨胀发电系统可以认为是对压缩空气 储能的一种扩展应用.但不同于压缩空气储能以分 子势能( 压力能) 的形式传递能量, 相变储能技术则 主要依靠相变潜热( 内能) 的形式进行能量交换.明 确相变储能系统运行特性, 根据不同时间尺度下的 风电波动情况调整控制策略, 对于优化选取系统容 量配置至关重要. 1.

1 相变储能膨胀发电系统运行特性 图1所示为相变储能膨胀发电系统结构图.储 热工质吸收风电场过剩有功功率, 热源进水与储热 工质热交换产生高温高压饱和蒸汽.当风电场出现 功率缺额时, 具有一定温度、 压强的饱和蒸汽以恒定 流速进入同轴相连的多级膨胀机组, 驱动异步发电 机向风电场出口母线注入补偿功率.蒸汽作为循环 工质, 冷凝后从蒸汽室Ⅰ回流至蒸汽室Ⅱ, 蒸汽室Ⅰ 与蒸汽室Ⅱ状态互补, 交替使用.在整个热力学进 程中, 压力保证了蒸汽循环能够持续进行, 相当于电 子元件的端压;

蒸汽流量决定了输出功率的大小, 相 当于电子元件的电流;

相变潜热则代表了储能系统 可以提供的最大能量支撑, 相当于电子元件的电荷 量.按照电能向内能, 内能向机械能, 机械能向电能 转化的能量正向传递顺序, 相变储能系统可依次划 分为换热器子系统、 蒸发器子系统、 膨胀 发电机子 系统. 图1 相变储能膨胀发电系统结构图 F i g .

1 S t r u c t u r eo fP E S E S 基于文献[

1 6] 给出的管壳式换热器性能指标, 储热工质吸收风电机组有功功率可以被视作高效、 无延时的换热进程, 即Ps y s( t) =Pw( t) -Pd i s( t) Pe v a( t) = ηh c e Ps y s( t) Ps y s( t)>

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1 ) 式中: Ps y s 为相变储能膨胀发电系统交换功率期望 值;

Pw 和Pd i s 分别为风电机组实际出力和调度水 平;