考虑可变寿命特征的电力系统用电池储能容量优化配置

【摘要】：受化石能源等不可再生资源的限制及环境保护的需求,风电等可再生能源发展迅速,其随机波动性给大规模风电并网电力系统的安全、稳定、经济运行带来了新的挑战;随着国民经济的发展,用电规模进一步扩大,电网结构愈趋复杂,调峰平衡更加严峻。基于此,传统的发-输-配-用结构在现代电力系统的规划、调度等过程中愈发显现出缺陷与不足。以电池储能为主要代表的新型储能技术为解决这一问题提供了新的技术手段和解决思路。储能技术能够应用于发-输-配-用各个环节,利用其对电能时间和空间的平移能力,改变电能不可大量存储的特征,有效缓解因电能供需实时动态平衡带来的调峰瓶颈、新能源接纳能力低等问题。因此,如何在充分考虑电池储能运行特性的基础上对其进行容量优化配置,是新型电力系统规划过程中亟待解决的问题。本文首先从电池储能的外部特性出发,根据电池储能循环使用次数与放电深度间的关系,提出了电池储能使用寿命计算模型;其次,针对电池储能改善风电出力特性的应用场合,根据电力系统对并网风电最大功率波动率的限制和我国电力系统小时级调度的需求,优化制定风电的并网目标出力,并利用电池储能跟踪该目标出力值,结合电池储能寿命模型,以风储联合系统年收益最大为目标,构建了考虑寿命特征的改善风电出力特性的电池储能容量优化模型;再次,基于风电并网后的净负荷曲线,利用电池储能进行调峰运行以改善风电的反调峰特性,对其静态功能的能源节约效益、环保效益和容量效益进行了评估,结合电池储能的投资费用和年运行费用,以年净收益最大为目标,并将电池储能寿命模型引入到容量规划模型中,从而构成了考虑寿命特征的调峰用电池储能容量优化模型;最后,结合本文的研究内容和当前的研究热点,对可进一步深入研究的问题进行了展望。本文所提模型均通过典型电力系统或实际风电场数据进行了算例验证,结果表明,与电池储能传统的固定寿命规划模型相比,本文模型因考虑了电池储能的可变寿命特征,能更合理、更客观的评估不同应用场合电池储能的经济效益和容量需求。