考虑经济功能性的风电场储能系统容量配置

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21073

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 341-352.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21073

考虑经济功能性的风电场储能系统容量配置

陈晓光¹, 杨秀媛¹, 卜思齐², 徐智蔷³

^1.北京信息科技大学自动化学院，北京市海淀区 100192
^2.香港理工大学电机工程学系，香港特别行政区九龙 999077
^3.英国南安顿大学物理工程学院，英国南安普顿 SO17 1BJ

收稿日期:2021-08-19 出版日期:2022-04-30 发布日期:2022-05-13
作者简介:陈晓光(1995)，男，硕士研究生，研究方向为控制工程新能源发电，451201815@qq.com；
杨秀媛(1962)，女，教授，主要从事含新能源的电力系统分析与规划方面的研究工作，本文通信作者，yangxy0912@163.com；
卜思齐(1984)，男，博士，副研究员，主要从事电力电子化和智能化电力系统稳定控制分析与运行规划研究，siqi.bu@polyu.edu.hk；
徐智蔷(1977)，女，博士，研究员，研究方向为电力电缆及其在电力物联网中应用，zhq.xu@soton.ac.uk。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51377011)

Capacity Allocation of Wind Farm Energy Storage System Considering Economic Function

Xiaoguang CHEN¹, Xiuyuan YANG¹, Siqi BU², Zhiqiang XU³

^1.School of Automation, Beijing Information Science & Technology University, Haidian District, Beijing 100192, China
^2.Department of Electrical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon 999077, Hong Kong S. A. R. , China
^3.School of Physical Sciences and Engineering, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK

Received:2021-08-19 Published:2022-04-30 Online:2022-05-13
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(51377011)

摘要/Abstract

摘要：

储能系统具有双向吞吐功率的能力，实现了电能的时空转移，为风电安全友好并网提供了关键技术支撑。实际工程中较高的成本制约着储能大规模应用，因此选择容量配置方案时，在满足功能应用性前提下引入经济性评估可加快储能产业化。结合经济功能性储能容量配置问题，归纳了储能系统经济性评估的3种典型评价标准，并总结了容量配置的三大方法，通过对比分析各方法的优势和不足，给出了储能系统容量配置的基本流程。最后，指出了储能配置现阶段存在的问题和之后的研究方向。

关键词: 风电, 储能系统, 容量配置, 经济性评估

Abstract:

The energy storage system with the ability of bidirectional absorption and release of power, realizes the temporal and spatial transfer of power and provides the key technical support for the safe and friendly integration of wind power into the grid. In practical engineering, the high cost restricts the large-scale application of energy storage. Therefore, when selecting the capacity configuration scheme, the introduction of economic evaluation under the premise of meeting the functional applicability can accelerate the industrialization of energy storage. Combined with the capacity configuration of economic and functional energy storage, this paper integrated three typical evaluation criteria for the economic evaluation of energy storage system, summarized three methods of capacity configuration, and analyzed the advantages and disadvantages of the three methods by comparison. Moreover, the basic process of capacity allocation of energy storage system was given. Finally, the existing problems and future research directions of energy storage configuration were pointed out.

Key words: wind power, energy storage system, capacity configuration, economic evaluation

中图分类号:

TK 81

陈晓光, 杨秀媛, 卜思齐, 徐智蔷. 考虑经济功能性的风电场储能系统容量配置[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 341-352.

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图/表 6

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49	崔传世，谢丽蓉，包洪印，等．平抑风电功率波动退役电池储能系统容量配置[J]．电源技术，2020，44(8)：1185-1190． doi:10.3969/j.issn.1002-087X.2020.08.028
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方法	优势	不足
单目标模型	储能系统的经济效益分析计算较为完善，优化目标明确，模型简单、易求解	单一目标有局限性，只能求解单一目标，无法寻优其特定组成元素
双层迭代模型	模型层次清晰，实现多时间尺度协调，可以对细化组成元素进行优化求解	局限于优化目标个数，无法对多个量纲不同的目标进行求解
多目标模型	寻优目标多样，多时间尺度、多量纲，符合实际工程需求	优化模型构成复杂，随着目标函数的增加，求解困难程度增加

方法	优势	不足
单目标模型	储能系统的经济效益分析计算较为完善，优化目标明确，模型简单、易求解	单一目标有局限性，只能求解单一目标，无法寻优其特定组成元素
双层迭代模型	模型层次清晰，实现多时间尺度协调，可以对细化组成元素进行优化求解	局限于优化目标个数，无法对多个量纲不同的目标进行求解
多目标模型	寻优目标多样，多时间尺度、多量纲，符合实际工程需求	优化模型构成复杂，随着目标函数的增加，求解困难程度增加

配置方法	优点	不足
理论分析法	逻辑清晰，有理论支撑	推导过程复杂，忽略运行过程中的不确定性和运行效益
控制仿真求解法	基于历史数据制定满足应用要求的控制方案，并以此为前提求解最小的配置方案，侧重功能应用需求	局限于控制策略的选取，弱化了对储能系统的效益成本分析
模型求解法	对储能系统的经济性分析全面细化，针对不同应用建立相关模型，层次清晰，更符合实际工程需求	随着目标函数的增加，模型求解困难程度增加，且依赖于智能算法

配置方法	优点	不足
理论分析法	逻辑清晰，有理论支撑	推导过程复杂，忽略运行过程中的不确定性和运行效益
控制仿真求解法	基于历史数据制定满足应用要求的控制方案，并以此为前提求解最小的配置方案，侧重功能应用需求	局限于控制策略的选取，弱化了对储能系统的效益成本分析
模型求解法	对储能系统的经济性分析全面细化，针对不同应用建立相关模型，层次清晰，更符合实际工程需求	随着目标函数的增加，模型求解困难程度增加，且依赖于智能算法

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考虑经济功能性的风电场储能系统容量配置

Capacity Allocation of Wind Farm Energy Storage System Considering Economic Function

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图/表 6

参考文献 50

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