风储联合应用中储能的需求评估方法研究

化石能源的枯竭和环境问题的恶化,大力推动了可再生能源在全球范围内的发展,其中风力发电作为相对成熟的技术已得到广泛应用。但由于风能资源存在不确定性等缺陷,风电功率会表现出不同程度的波动性。随着风电规模的逐年增大,其并网给电力系统带来的问题和挑战也在随之升级,包括出力波动对电能质量的影响以及给常规机组带来的调峰压力、低精度的风电预测给电力系统带来的调度难题等。而储能技术的出现和发展则为解决风电并网问题提供了有效途径。为风电场配置合适类型和规模的储能电源,形成风储联合发电系统,通过储能电源的快速功率吞吐作用和电量时移能力,改善风电出力特性,使其成为相对可控、可调的电源,提高其并网运行的稳定性。本文通过细分风储联合应用场景,提出了集“应用选型-容量配置-优选评估”环节于一体的储能需求评估方法,能为相关决策者提供规划指导,具有一定的工程实用价值。本文首先提炼了各类储能的技术经济特征指标,形成其综合指标体系,并以蓄电池为主要对象构建了表征充放电过程的储能综合静态模型。根据控制目标和时间尺度的不同,划分了包括“平抑波动”、“跟踪计划出力”和“削峰填谷”三个风储联合应用场景,并提炼了相应场景的特征指标。基于各类储能的相互对比和综合指标体系,利用层次分析法进行了储能的选型匹配,确定了三个场景下相对合适的储能类型。基于全寿命周期成本理论及运行过程中的“等效替代”效应,利用净现值法构建了储能的成本-效益经济模型。并以蓄电池为主要对象,提出了结合等效循环寿命法和雨流计数法的储能运行寿命测算方法。根据储能选型的结果,分别针对三个应用场景提出了合适的容量配置策略,通过对张北等地风电场的实例仿真,形成了各应用场景下多套可行的储能配置方案。其中“平抑波动”场景采用的是滑动平均滤波和小波包分解波动分量的方法,“跟踪计划出力”场景采用的是粒子群算法对储能经济模型优化求解的方法,“削峰填谷”场景采用的是划分储能内外层控制区和一阶低通滤波的方法。最后为评估各储能配置方案在技术经济综合性能上的优劣,将偏好顺序结构法和层次分析法相结合进行了方案的排序优选,得到各应用场景下的最优储能配置方案。同时利用交互辅助几何分析法,对各方案的评价指标之于排序评估结果的影响进行了灵敏度分析。