[发明专利]区域风电场群储能电站的容量优化及其辅助调峰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种区域风电场群储能电站的容量优化及其辅助调峰方法。

背景技术

间歇性电源渗透率的持续提升，使得电网能量平衡体系中不确定因素不断增加，当前电网调控面临巨大压力。储能系统因具备改变能量流时空规律的能力，作为传统能量流传递链中的新环节应用而生，并成为提升间歇性电源可控性和利用效率的重要可行方式^[1]。

目前国内外学者对于风电场分散储能及区域风电场群中配置电池储能电站（电池储能电站的英文为Battery Energy Storage Station,简称BESS）均展开了相关研究，其中分散储能主要集中在储能系统最优容量的计算以及储能系统的优化控制策略，其功能主要定位于风电场功率波动的平抑。其中，容量计算属于规划问题，在于利用典型历史运行数据，依据影响储能运行的主导因素构建优化目标函数，确定实现风电场期望功率输出所需的最优储能容量；后者在于实现对实际储能运行系统的控制和调整，其目标一般为储能系统的经济运行或者波动平滑的有效性。

与风电场分散储能先比，BESS功能定位具有更强的可扩展性，其具备备用电源、间歇性电源平抑、调峰、调频、暂态有功紧急响应以及暂态电压紧急支撑等多重功能。目前对于BESS的研究主要集中在BESS性能对比、动静态功能分析以及监控系统等领域。

丁明，徐宁周，毕锐等.基于综合建模的3类电池储能电站系能对比分析[J].电力系统自动化，2011,35（15）：34-39对以锂电池、钠硫电池以及液流电池为储能介质的BESS建立了综合兼容性模型，并对性能、应用效果及经济指标等进行了对比分析。

丁明，徐宁周，林根德.电池储能电站静态功能的研究[J].电工技术学报，2012,27（10）：242-248则分别对BESS的静态功能进行了探讨，并据此提出了优化的充放电和调度策略。

对于国内已建成的BESS示范工程，文献李建林，谢志佳，惠东等.国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J].电力系统自动化，2013,37（1）：59-64；陆志刚，王科，刘怡.深圳宝清锂电池储能电站关键技术及系统成套设计方法[J].电力系统自动化，2013,37（1）：65-69分别介绍了国家风光储输示范工程和深圳宝清BESS的关键技术和运行模式。

文献崔强，王秀丽，刘祖永.市场环境下计及储能电站运行的联动电价研究及其效益分析[J].中国电机工程学报，2013,33（13）：62-68则建立了BESS与发电侧、供电测及用户响应的实时电价动态博弈联动模型，并对其市场环境下的效益进行了分析。

上述文献对于推进BESS的相关研究具有积极意义，但对于功能定位灵活、运行适应度高的BESS系统，对其具体运行模式、复合功能实现策略等领域仍未见较明确的相关研究。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种区域风电场群储能电站的容量优化及其辅助调峰方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种区域风电场群储能电站的容量优化及其辅助调峰方法，包括：

1）考虑风电场群功率波动平抑和电网调峰的BESS复合功能充放电实现方法，以BESS运行成本最小为目标构建容量优化计算模型；

2）利用超短期风功率预测，以BESS同步参与功率波动平抑和电网调峰时的收益最大为目标构建实时优化运行模型；

3）提出BESS系统运行的成本分摊和收益分配模式和方法。

步骤1）中，风电场群BESS平抑功率波动过程中，当风电场群功率P(t)>P_ref(t)时，BESS系统充电；P(t)<P_ref(t)时，BESS系统放电；而当P(t)=P_ref(t)时，则处于浮充状态，其中P(t)为风电场群功率，P_ref（t）为期望输出功率；当充电功率、荷电状态（SOC）或充电功率变化率大于BESS充电功率变化率极大值时，则会出现弃风；如式（1-3）所示，

P(t)-P_ref(t)>P_max-cha   （1）

SOC(t)>SOC_max   （2）

ΔP_cha(t)>ΔP_max-cha   （3）