中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用有助于緩解能源緊缺問(wèn)題，然而，風(fēng)電出力的波動(dòng)性大并且其能量密度低，在進(jìn)行風(fēng)電外送的出線容量規(guī)劃時(shí)，必須考慮風(fēng)電功率整體波動(dòng)特性的影響。
本文以平抑風(fēng)電功率為目標(biāo)，基于低通濾波原理，并利用儲(chǔ)能配置平抑風(fēng)電功率輸出，在一定置信水平下，基于CVaR對(duì)風(fēng)電場(chǎng)群外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量配置進(jìn)行優(yōu)化。
通過(guò)算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量上的投資，并且決策者可依據(jù)棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對(duì)外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量進(jìn)行優(yōu)化配置。
環(huán)境污染和能源危機(jī)促進(jìn)了可再生能源的大力發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電作為目前技術(shù)最成熟和效率最高的可再生能源發(fā)電形式，在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)后可能會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓水平下降、線路傳輸功率超出熱極限、系統(tǒng)短路容量增加和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性改變等一系列問(wèn)題風(fēng)電因其本身的隨機(jī)波動(dòng)性，給電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行帶來(lái)一系列影響。在對(duì)風(fēng)電外送的輸電線容量進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，必須考慮風(fēng)電功率整體波動(dòng)特性的影響。
我國(guó)風(fēng)資源具有較強(qiáng)的區(qū)域性，大都呈現(xiàn)出大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)的形式，風(fēng)電消納的瓶頸主要體現(xiàn)在風(fēng)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性對(duì)系統(tǒng)有功平衡的影響。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的增加，風(fēng)電最大輸出功率對(duì)總裝機(jī)容量的標(biāo)幺值呈遞減趨勢(shì)，如果風(fēng)電場(chǎng)群的外送輸電線容量按照風(fēng)電場(chǎng)群的總裝機(jī)容量進(jìn)行規(guī)劃，將會(huì)造成輸電線路的浪費(fèi)，從而降低輸電系統(tǒng)的運(yùn)行效益；而風(fēng)電外送輸電容量配置過(guò)低，雖可以降低輸電投資成本，但可能在風(fēng)電場(chǎng)群整體出力較大的部分時(shí)段上因輸電阻塞而造成棄風(fēng)損失。
綜合考慮風(fēng)電消納效益、高載能負(fù)荷調(diào)節(jié)成本和系統(tǒng)運(yùn)行成本，建立以源荷協(xié)調(diào)運(yùn)行效益最大化為目標(biāo)的二層優(yōu)化模型，但未引入儲(chǔ)能提高對(duì)風(fēng)電的消納。提出了一種風(fēng)電與火電聯(lián)合發(fā)電的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然而，在風(fēng)電場(chǎng)附近專門(mén)建設(shè)火電會(huì)提高投資成本。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓區(qū)間值預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行后造成的電壓波動(dòng)量，但是未對(duì)風(fēng)電波動(dòng)進(jìn)行平抑。隨著風(fēng)電場(chǎng)向風(fēng)電場(chǎng)群的匯聚，其出力波動(dòng)值相對(duì)于總裝機(jī)容量的標(biāo)幺值呈遞減趨勢(shì)，如果分別給風(fēng)電場(chǎng)配置儲(chǔ)能相比給匯聚后的出力配置儲(chǔ)能會(huì)更大，因此可以考慮從匯聚風(fēng)電場(chǎng)群功率著手，實(shí)現(xiàn)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)配合，可以在平抑風(fēng)電輸出功率時(shí)，減少儲(chǔ)能充放電功率及容量配置。
利用儲(chǔ)能系統(tǒng)配合風(fēng)電出力滿足輸電線路協(xié)議，在輸電線路容量不足時(shí)存儲(chǔ)受限棄風(fēng)電量，在輸電容量充裕時(shí)進(jìn)行合理釋放，提高風(fēng)電的接納能力，但是該模型以輸電線路容量已知作為前提。從配電公司經(jīng)濟(jì)效益的角度，對(duì)儲(chǔ)能購(gòu)電進(jìn)行優(yōu)化，未考慮儲(chǔ)能長(zhǎng)期優(yōu)化配置。
利用光伏出力和負(fù)荷的預(yù)測(cè)誤差，提出根據(jù)區(qū)間估計(jì)來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)能裝置容量的方法，然而該方法受限于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)誤差的準(zhǔn)確度而只適用于儲(chǔ)能配置短期規(guī)劃?；诤呻姞顟B(tài)分級(jí)優(yōu)化，提出混合儲(chǔ)能風(fēng)電功率的平抑方法，但未對(duì)儲(chǔ)能配置進(jìn)行優(yōu)化?；诿商乜_法和場(chǎng)景削減技術(shù)，給出了混合系統(tǒng)日前和日內(nèi)的聯(lián)合生產(chǎn)計(jì)劃，并提供了風(fēng)電和儲(chǔ)能在線的具體調(diào)度指令，但未從長(zhǎng)期的儲(chǔ)能優(yōu)化配置的角度進(jìn)行考慮。
基于儲(chǔ)能套利收入、政府電價(jià)補(bǔ)貼收入、減少電能轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)、延緩電網(wǎng)升級(jí)和儲(chǔ)能全壽命周期成本，提出儲(chǔ)能配置模型，未考慮輸電阻塞和儲(chǔ)能充放電功率以及容量限制可能帶來(lái)的棄風(fēng)損失。以系統(tǒng)凈收益最大為目標(biāo)提出考慮儲(chǔ)能可變壽命特征的靜態(tài)容量規(guī)劃方法，但是未考慮風(fēng)電波動(dòng)率的并網(wǎng)要求。
綜合考慮建設(shè)成本、運(yùn)行成本和懲罰成本，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)群的儲(chǔ)能充放電策略及容量配置進(jìn)行優(yōu)化，但未考慮輸電線路阻塞可能帶來(lái)的棄風(fēng)損失?；贑VaR原理對(duì)大規(guī)模風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用進(jìn)行優(yōu)化，充分考慮了風(fēng)電的不確定性可能帶來(lái)的棄風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。基于CVaR原理，綜合考慮用電成本、儲(chǔ)能運(yùn)行成本和平滑出力成本，對(duì)儲(chǔ)能配置進(jìn)行優(yōu)化，但是未考慮輸電阻塞帶來(lái)的棄風(fēng)損失。
在上述文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上本文以實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)群出力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將各風(fēng)電場(chǎng)的出力匯聚作為風(fēng)電場(chǎng)群的總出力，利用儲(chǔ)能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)群的總出力進(jìn)行平抑?；贑VaR合理配置外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量，在一定置信水平下，使風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)符合《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，提高風(fēng)能利用率，減少風(fēng)電功率的而波動(dòng)。
通過(guò)算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量的投資，并且決策者可依據(jù)棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，對(duì)外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量進(jìn)行優(yōu)化配置。
結(jié)論
本文基于風(fēng)電場(chǎng)群“匯聚效應(yīng)”，將各風(fēng)電場(chǎng)的出力匯聚作為風(fēng)電場(chǎng)群的總出力，利用儲(chǔ)能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)群的總出力進(jìn)行平抑。在一定置信水平下，基于CVaR合理配置外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量，主要研究結(jié)論如下：
（1）儲(chǔ)能與風(fēng)電聯(lián)合外送，有效地平抑了風(fēng)電功率波動(dòng)，使風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)符合《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，并且使得平抑后的風(fēng)電功率最大值低于平抑前的風(fēng)電功率，從而可以減少外送輸電線路的投資。
（2）外送輸電線路容量的置信度水平不宜取太小，否則會(huì)引起大量的棄風(fēng)，原因在于經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能充放電平抑后的風(fēng)電功率已經(jīng)趨于平穩(wěn)，過(guò)低外送輸電容量將導(dǎo)致整體上的棄風(fēng)。
（3）決策者可依據(jù)允許的棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對(duì)外送輸電容量和儲(chǔ)能功率及容量進(jìn)行選擇配置，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃與運(yùn)行工作可以起到指導(dǎo)規(guī)范作用。
作者簡(jiǎn)介：
福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院、國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院王燕彬、葉榮、林章歲、江岳文。
