風-光-儲多能互補新能源系統的運行分析

古志勇

摘要：在新能源發(fā)電大規(guī)模發(fā)展之前，對儲能技術及其在電力系統中的應用已進行了大量研究。在新能源大規(guī)模發(fā)展和智能電網背景下，儲能系統應用于電力系統受到了更為廣泛深入的關注與研究。為充分考慮新能源大規(guī)模并網以及發(fā)電側規(guī)?；尤雰δ軐﹄娏ο到y運行分析帶來的深刻影響，本文將結合電力系統運行過程中不同模塊功能不同的特點，建立含儲能的風-光-儲新能源電力系統優(yōu)化運行模型。

關鍵詞：風-光-儲;新能源;系統運行

引言

自2007年到2021年以來，我們國家不可再生能源的能源消耗總量正在不斷的提升，在各類不可再生能源中，煤炭的開采和利用占比雖然在國家的宏觀調控下不斷的減少，但是依舊占據了不可再生能源消耗的主體，因此，如何減少煤炭資源，使得不可再生能源利用比例結構得到優(yōu)化和改造十分的重要。想要解決能源消納和能源結構優(yōu)化升級的問題，就要探求多種的能源供應方式，要從傳統的單一能源供應方式逐漸升級成多種能源以及高比例可再生能源滲透的能源互聯網形式。當前，對于能源結構升級和能源優(yōu)化的解決措施有兩種：一種是減少不可再生能源的使用比例，增加可再生能源以及清潔能源的使用占比，另一種方式就是提高可再生能源以及不可再生能源的利用率，利用梯級形式或循環(huán)利用形式進行資源整合和升級。含風光儲的綜合能源系統將清潔能源比如風能光能太陽能資源進行整合，通過合理的配置規(guī)劃對能源進行互補，使得能源之間可以進行信息交流相互消納。

但是新能源并網會給電網帶來巨大的沖擊，電網負荷峰谷差日益增大，嚴重影響了電力系統的經濟性。而這些問題的解決都有賴于儲能技術的應用。所以有必要對各類儲能技術下的儲能容量規(guī)劃及其經濟性分析進行研究。

風光儲多能互補新能源系統即通過多能互補、多元融合的思路，來對所轄區(qū)域的所以資源進行分析、規(guī)劃、協調調度的系統，旨在滿足區(qū)域供電需求的同時提升資源利用率，以期實現整體經濟最優(yōu)，是未來電力系統區(qū)域結構的發(fā)展方向，也是創(chuàng)建低碳產業(yè)鏈健康引導新能源產業(yè)發(fā)展的有效途徑。隨著可再生能源發(fā)電在電源結構中的比重逐步提高與儲能技術的發(fā)展，能源系統正從可再生能源低比例接入的低碳系統向高比例可再生能源主導的脫碳系統發(fā)展，“可再生能源發(fā)電+儲能系統”是未來能源系統的基本形態(tài)?？稍偕茉闯隽Φ牟淮_定性使能源生產和消費在時間上不完全重合，因此，依據可再生能源出力特性與規(guī)劃場景，選擇適合的儲能本體，配置合理的儲能容量，保障能量穩(wěn)定供應，是可再生綜合能源系統規(guī)劃的關鍵。

為充分考慮新能源大規(guī)模并網以及發(fā)電側規(guī)模化接入儲能對電力系統運行分析帶來的深刻影響，將結合電力系統運行過程中不同模塊功能不同的特點，建立含儲能的新能源電力系統運行模型，為含有儲能的新能源電力系統運行提供參考。

1 含儲能的新能源電力系統模型

儲能在電網側應用的優(yōu)點如下：（1）儲能既可為電網供電，也可為電網提供負荷消耗。（2）為輸電線路提供無功支持，提高供電質量、提高供電可靠性。（3）緩解線路阻塞，當負荷高峰時，緩解電站上游輸配電設備的送電壓力;當新能源出力尖峰時，緩解其下游輸配電的送電壓力。（4）延緩輸電設備擴容升級。

儲能在新能源電力系統中的應用，如下圖所示，新能源發(fā)電裝置中，風電通過交流到直流的轉化并入直流母線中;光伏通過直流逆變再整流的過程，進入直流母線中;而超級電容器等可調節(jié)可控負荷以直流逆變再整流的方式進入直流母線中。直流母線匯聚所有電能通過逆變器提供給交流負荷，一些直流供電負荷可以直接從直流母線中饋取電能。另一部分直流母線通過逆變作用進入變壓器，然后進入交流母線，匯入大電網中。交流母線中的電能一部分通過升壓變壓器進入大電網中進行遠距離傳輸，另一部分供幾個交流負荷使用，通過整流的方式供給直流負荷。在電網運輸的過程中，通過峰谷的調度，需要一些蓄電池儲能進行參與。在低谷時段消納多余的風電和光電，在峰時段需要蓄電池向交流母線充電，供給大電網進行正常的使用，防止頻率過低造成電網崩潰。

圖1 儲能在新能源電網中的應用示意圖

Fig.1 Application diagram of ?energy storage in new energy grid

2 含儲能的新能源電力系統運行框架

為充分考慮新能源大規(guī)模并網以及發(fā)電側規(guī)模化接入儲能對電力系統運行分析帶來的深刻影響，將結合電力系統運行過程中不同模塊功能不同的特點，建立含儲能的新能源電力系統優(yōu)化運行框架。

首先構建優(yōu)化運行模型，對優(yōu)化運行結果進行新能源功率波動和調峰能力校驗是判斷優(yōu)化運行方法可行性的必要環(huán)節(jié)。根據系統負荷數據和所得優(yōu)化運行結果結合相應指標進行新能源功率波動校驗和調峰能力校驗。通過校驗之后，得到最優(yōu)運行結果。

其次，根據優(yōu)化模型計算成本。新能源系統電量成本模型主要包括風電電量成本、光伏電量成本、火電電量成本以及儲能成本四個部分，各個電源的電量成本的計算主要涉及到初始設備投資成本、運行費用成本等內部因素，同時還涉及到環(huán)境保護等外部因素，含儲能電站的成本的計算還需要考慮儲能電站的應用規(guī)模及其效能等因素。

3 ?結論

本文提出建立適用于高比例新能源系統的運行分析模型，建立含儲能的高比例新能源系統的優(yōu)化運行框架，再建立風電、光伏、火電、儲能的成本模型，為風-光-儲新能源電力系統運行分析提供理論參考。

參考文獻

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