期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 摘要:随着传统化石能源的不断开采,环境污染和能源危机问题日益突出,风能作为一种绿色 清洁的可再生能源逐渐引起人们的关注 然而,风能具有随机性和间歇性的特点,使得风电场的输出功率具有很大的波动性,在风电大规模并网时会给电力系统的安全可靠运行带来不利影响 因此,详细的可靠性计算和分析对于风力发电的日益普及非常重要 另外,储能系统能够动态吸收和释放电能,平滑风电并网功率,有效减小风电随机性和间歇性对电网的影响,在风电场中得到了广泛应用
关键词:风电出力概率分布;电力系统;可靠性
引言
随着社会的不断发展,全球气候变化和能源危机问题日益突出,煤 石油等传统能源不能再满足未来社会发展的需求,大力推动可再生能源的开发和利用已成为全球共识 风能作为一种绿色清洁能源,无污染 低成本而且储量丰富,前景广阔,有着巨大的开发潜力 近年来风电发展迅速而且技术日益成熟,缓解了火力发电和核能发电的压力,在能源供应和经济效益方面都发挥着重大作用,是未来新能源发展的主要方向
1 风电及储能技术发展现状
1.1 风电技术发展现状
我国风能资源储量丰富,按照离地10m的高度计算,能够被开发利用的风能资源储量约有1000GW 其中,陆地上能被开发和利用风能资源约占四分之一,而海上的风能资源约占四分之三 因此,从未来发展来看,海上风电发展前景更为广阔 丰富的资源优势加上政府激励政策的指导,使我国风电产业近些年发展迅猛,成绩显著 在“十二五”期间,风电成为我国第三大主力电源,新增并网装机容量约98GW 进入“十三五”阶段后,我国风电仍然保持快速发展 2016年全年新增并网风电机组约19.3GW,风电累计并网装机容量149GW,风电发电量约占全年总发电量的4% 2017年全年新增并网风电机组约15GW,风电累计并网装机容量达164GW,风电发电量占全年总发电量的4.8%,比2016年增加了约0.7个百分点 另外,截止到2018年9月份,我国风电累计并网装机容量达到了164GW[1]
1.2 全球储能发展现状
随着能源互联网及智能电网技术的快速发展,储能在电力系统中的作用日益明显 各国政府纷纷出台激励储能产业发展的政策,加大对储能技术的研发和应<用 全球储能市场规模不断扩大,在1997-2017年间,全球储能装机容量增长了70%,总装机容量达到170GW 另外,截至2018年6月,全球储能处于运行中的项目有1747个,累计运行的储能装机容量约195.7GW 其中,抽水蓄能184.2GW,运行中的项目有353个 电池储能4.83GW,运行中的项目有1077个,占储能项目总数的61.6% i从地域分布来看,美国 中国 日本的储能累计装机容量居全球前三位,领跑全球储能市场 在欧洲,德国 法国 意大利 西班牙 奥地利等国家均部署了储能项目,出现多元化发展 此外,澳大利亚 印度和韩国成为新兴储能市场,近年来储能装机容量增长迅速[2]
2 储能及其控制策略对系统可靠性影响分析
2.1 储能系统接入方式
在分布式结构中,每一台风机都配有储能设备 该方式可以对每台风机的输出功率进行调节,从而实现对整个风电场并网功率的平抑 但是由于风电场中机组数量较多,需要分散配置大量储能设备,实现和控制起来比较复杂[57] 而在集中式结构中,储能系统不再单独作用于每一台风电机组,而是直接用来调节整个风电场的输出功率 储能系统可以根据风电场的整体出力水平来控制其储存或释放功率,来满足并网参考功率的要求 两种方式比较来看,集中式结构中储能装置配置起来相对容易,而且更有利于风电场对储能的统一控制,因此本文选择集中式作为储能系统的接入方式[3]
2.2 储能系统运行参数
在众多储能方式中,电池储能具有充放电效率高 建设时间短 配置灵活等优点,市场前景广阔,能够很好的解决风电并网过程中遇到的问题,因此本文选用电池储能作为研宄系统的储能方式 储能系统的运行参数主要有:U)最大充电功率:指在单位时间内,储能系统能够存储的功率最大值,体现了储能在充电过程中受到的功率约束 (2)最大放电功率:指在单位时间内,储能系统能够释放的功率最大值,体现了储能系统在放电过程中受到的功率约束 (3)充放电效率:指储能系统在充放电过程中的电能转换效率 (4)额定容量:指储能系统能够储存的最大电能,体现了储能的容量约束[4] (5)荷电状态:指储能系统当前剩余容量与额定容量的比值,用来描述储能的容量状态 当需要储能系统发挥作用时,储能系统中的功率调节器可以对储能的功率进行调节,使储能系统的充放电功率保持在合理范围内 本文中储能系统设定最大容量为额定容量,最小容量为0,即储能的荷电状态变化范围为0到1;设定储能系统的最大充电功率与最大放电功率相同,均为储能额定容量的30%
2.3 储能充放电策略
在实际的系统运行中,负荷通常不能准确的预测,一般是给出峰值负荷的预测区间 而且风速的预测也会存在一定的误差,两者均符合模糊的概念[27] 因此可以通过调节风储并网参考出力,在风力水平小的时候减小出力,在风力水平大的时候增大出力;同时考虑到系统负荷,在负荷大时増大出力,在负荷小时减小出力
2.4 储能荷电状态调节策略
储能设备在投入到风电场后,长期工作在充放电状态,其各项性能指标会随着使用时间的增长而逐渐下降 尤其是储能容量,一旦达到失效临界值,则需要更换新的储能设备 造成储能容量衰减的原因有多种,通常与充放电深度 环境温度变化 荷电状态波动 充放电功率大小等因素有关 其中荷电状态(SOC)参考因素,其意义主要体现在两方面:第一,储能设备的使用寿命和运行成本作为工程实际应用中必须考虑的部分,受其利用效率和运行状态的影响,合理的SOC分布不仅能够降低成本,还能提高储能设备的使用寿命;第二,因风能的随机性和间歇性导致的风电波动不仅影响储能系统的利用率,还会使并网功率因风电场出力不稳而波动较大,调整SOC处于合理范围内可以很好地解决这一问题 可以看出,SOC分布的合理性会影响储能设备的使用寿命和对风电的调节效果,关乎着风电场的运行成本和经济效益,在制定储能充放电策略时,有必要对荷电状态进行调节[5]
结束语
进入21世纪,过度开发传统化石能源带来的能源枯竭和环境污染问题曰益凸显,风能作为一种高效的绿色清洁能源,成本低且储量丰富,受到世界各国的青睐 但是风速随机性和间歇性的特点,导致其并网功率存在较大波动性,对电网造成很大冲击,影响系统的供电可靠性 储能系统能够动态储存和释放电能,实现能量的时空转移,对风电并网功率起到平滑作用 因此很多风电场中开始加入储能系统,通过储能对风电功率进行调节后再进行并网
参考文献:
[1]何宇斌.电-气综合能源系统的随机优化和分布式调度研究[D].浙江大学,2019.
[2]杨明明.风储系统并网对电力系统可靠性影响研究[D].山东大学,2019.
[3]彭鸿昌.计及储能的含风光电力系统可信容量研究[D].山东大学,2019.
[4]毕建伟.烟台地区风电场风速仿真研究[D].山东大学,2019.
[5]王雨薇.考虑虚拟电厂的能源互联网风险调度[D].东南大学,2018.
论文作者:段宝君
论文发表刊物:《中国电业》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/11
标签：储能论文; 风电论文; 系统论文; 功率论文; 风能论文; 装机容量论文; 容量论文; 《中国电业》2019年第16期论文;