儲能提升含高比例風(fēng)電電力系統(tǒng)可靠性分析

儲能提升含高比例風(fēng)電電力系統(tǒng)可靠性

分析摘要：隨著電力系統(tǒng)中可再生能源并網(wǎng)容量的不斷提升，其出力的隨機性和間歇性對電網(wǎng)規(guī)劃、運行等方面的影響日益突出。通常在系統(tǒng)中加入儲能設(shè)備，以確保接入后電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，對儲能提升含高比例風(fēng)電電力系統(tǒng)可靠性分析提出了一些建議，僅供參考。關(guān)鍵詞：儲能提升；含高比例；風(fēng)電電力系統(tǒng)；可靠性分析引言現(xiàn)如今，風(fēng)電作為新型清潔能源，在電力市場占據(jù)越來越大的比重。通過考慮我國自身的能源特點和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，探討了相關(guān)的應(yīng)對措施，明確了風(fēng)電消納的方向，同時積極建立并完善儲能系統(tǒng)，為風(fēng)電并網(wǎng)在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1、我國風(fēng)電發(fā)展的特點作為全球最大的風(fēng)電市場，中國2019年陸上風(fēng)電新增并網(wǎng)容量為23.8GW，累計達(dá)到230GW。由于在2018年底之前核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電項目超過60GW，全球風(fēng)能理事會（GWEC）預(yù)計，已經(jīng)在2019年下半年興起的裝機熱潮將在2020年持續(xù)進(jìn)行。2020年，中國陸上風(fēng)電新增裝機容量可能會達(dá)到30GW。諸多數(shù)據(jù)充分證明我國風(fēng)電新能源正逐步走向快速發(fā)展階段。我國風(fēng)電發(fā)展的特點如下：（1）風(fēng)電開發(fā)集中度較高。不同于歐洲國家的是我國風(fēng)電開發(fā)模式主要為集中的、大規(guī)模的遠(yuǎn)距離傳輸，同時受風(fēng)能分布不均的影響，風(fēng)電開發(fā)地域也有很大不同。（2）風(fēng)電利用水平不斷提升。中國內(nèi)蒙古、遼寧、黑龍江等風(fēng)能資源豐富的區(qū)域風(fēng)電累計并網(wǎng)容量、風(fēng)電設(shè)備利用率等指標(biāo)與丹麥、德國等風(fēng)電發(fā)達(dá)的國家基本相當(dāng)。（3）風(fēng)電技術(shù)和管理水平較低。由于我國風(fēng)機技術(shù)起步較晚，造成風(fēng)電場的自動化水平較低，缺乏無功補償設(shè)備。2、儲能技術(shù)的現(xiàn)狀21世紀(jì)以來，相關(guān)部門對電力質(zhì)量的要求不斷提高，尤其是新能源發(fā)電，這其中儲能技術(shù)的作用至關(guān)重要。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多種多樣的新科技產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，社會各界對電力資源的依賴性也逐漸增大。但隨著電力資源需求的增大，環(huán)境污染和資源浪費問題卻日漸嚴(yán)重。在新能源電力系統(tǒng)中，儲能技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)發(fā)電方式和電力系統(tǒng)對環(huán)境的污染降到最低，是現(xiàn)如今電力系統(tǒng)的重要組成部分之一。與此同時，由于新能源儲能技術(shù)發(fā)電材料的主要來源是可再生資源，很大程度上解決了發(fā)電污染和材料浪費的問題，成為我國電力系統(tǒng)的重要支柱。我國的儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展速度明顯在世界平均水平之上，儲能技術(shù)的發(fā)展階段呈快速增長的態(tài)勢。儲能技術(shù)的總體布局已擁有了了商業(yè)化發(fā)展的長期走勢，這得益于我國電力部門的大力支持和儲能技術(shù)研究企業(yè)人員的通力合作。與此同時，我國電力部門出臺了眾多針對新能源儲能技術(shù)的發(fā)展政策，為儲能市場的快速發(fā)展提供了大力支持，使得我國的能源市場能夠進(jìn)行科學(xué)合理化的升級轉(zhuǎn)型。在近幾年里，儲能技術(shù)將成為我國的核心技術(shù)之一，對我國的能源發(fā)展和模式和世界的能源制造格局有著重要的推動作用。3、儲能技術(shù)簡介3.1自然界的儲能當(dāng)前全球所有的能源都離不開太陽能的支持，人們在使用能源的過程其實也是對太陽能與風(fēng)能的一種轉(zhuǎn)化應(yīng)用。不管是煤炭資源、石油資源還是林木資源都是經(jīng)過太陽的照射或者自然界生物生長獲得的能源。因此太陽能是目前應(yīng)用的重點能源，也是未來發(fā)展的一種趨勢與方向。只有增加對太陽能的研發(fā)才可以獲得更多的高效能源，為社會的發(fā)展提供有力的支持。3.2電力需求側(cè)儲能技術(shù)當(dāng)前社會的生產(chǎn)與生活中對于電力能源的使用需求量不斷地增加，因此還要加強電力需求側(cè)儲能技術(shù)的研究力度。通過對電力使用用戶對電能使用需求的分析以及估算，從而保證電力需求側(cè)儲能技術(shù)的合理應(yīng)用。電力需求側(cè)儲能技術(shù)需要對用戶的時間、空間以及方法進(jìn)行綜合的分析，然后對用電的高峰與低峰時間進(jìn)行錯開，確保電能的供應(yīng)及時與穩(wěn)定。另外，還要通過需求側(cè)儲能技術(shù)的使用，保證電力系統(tǒng)的電源分布更加的靈活。4、儲能提升含高比例風(fēng)電電力系統(tǒng)可靠性分析4.1可靠性分析針對諸如風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源所具備的高度隨機性，本文先采用蒙特卡羅法對風(fēng)力發(fā)電機的有功功率出力進(jìn)行隨機抽樣，再采用等效電量函數(shù)法開展隨機生產(chǎn)模擬仿真，為進(jìn)一步對含儲能裝置高比例風(fēng)電接入電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析打下基礎(chǔ)，具體流程如圖1所示。城電場描出序刊笠W滿足收!數(shù)親件或詁制7蝮出年此X雌止將瀆伍街.T列隨耕斗:產(chǎn)橫瓠軸H堡城電場描出序刊笠W滿足收!數(shù)親件或詁制7蝮出年此X雌止將瀆伍街.T列隨耕斗:產(chǎn)橫瓠軸H堡費定儲能容虻E初始化模抵'!成城續(xù)負(fù)荷庠列機召杜悔il出模擬下年4.2算例分析本文將MATLAB作為程序模擬平臺，以我國南方某省典型地區(qū)2016年的負(fù)荷與風(fēng)力發(fā)電場輸出有功功率實測數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。因為本文研究分析的數(shù)據(jù)與地區(qū)所在季度關(guān)聯(lián)度高，所以按照4個季度劃分仿真過程，分別是4~6月的春季、7?9月的夏季、10?12月的秋季、1?3月的冬季，并在下文算例中，分別進(jìn)行第2節(jié)所述的可靠性分析。算例中某省典型地區(qū)2016年峰值負(fù)荷為2924.85MW，共8臺常規(guī)發(fā)電機總?cè)萘繛?840MW。對電力系統(tǒng)的可靠性分析通常要考慮模擬周期內(nèi)該地區(qū)的負(fù)荷曲線，圖2所示為所選地區(qū)2016年的年負(fù)荷曲線。由圖2可知，該地區(qū)的負(fù)荷具有典型的峰谷差特征，并且呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異，夏季和冬季為負(fù)荷高峰期，春季和秋季處于負(fù)荷低谷期。3頑3頑25?2DOCI即ID005M% 10002D0CJ000J0DG50006脂07QOO8000DOO時間*圖2某省典型地區(qū)年負(fù)荷曲線4.1.1風(fēng)電場接入對系統(tǒng)可靠性的影響系統(tǒng)電量不足期望值在風(fēng)電場接入前后的變化情況如圖3所示，失負(fù)荷概率值在風(fēng)電場接入前后的變化情況如圖4所示。圖3風(fēng)電接入前后EENS對比

xw20r由圖3圖4可知，該省級地區(qū)春季可靠性最高，夏、冬2季可靠性最低，究其原因是算例分析的省級系統(tǒng)所處地理位置受氣候影響較大，且負(fù)荷高峰期發(fā)生在夏、冬2季。通過分析結(jié)果可知在系統(tǒng)中增加風(fēng)電場后，電力系統(tǒng)的運行可靠性可以得到顯著改善。4.1.2儲能裝置接入對系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響評估電力系統(tǒng)可靠性的同時，還要考慮系統(tǒng)總體的經(jīng)濟性，才能完整達(dá)到系統(tǒng)可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，使得社會效益最大化。因此，本文采用隨機生產(chǎn)模擬，繼而對儲能參與高比例風(fēng)電并網(wǎng)運行前后的系統(tǒng)成本進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表1。季節(jié)系統(tǒng)發(fā)電總成本偵'兀儲能加入前 儲能加入后春季2,14702.1373夏季4,46224,4476秋季3J0713.2923冬季3J]513"8由表1可知，該地區(qū)一年4個季節(jié)的發(fā)電總成本當(dāng)屬夏季最高，與圖8、圖10結(jié)合分析可知，夏季的LOLP值又是最小的。這是由于LOLP值越小，系統(tǒng)的可靠性就越高，則需要系統(tǒng)的裝機容量就越大，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的發(fā)電成本增加。而且由表1可知，儲能的加入降低了系統(tǒng)發(fā)電成本，提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。4.3儲能系統(tǒng)控制策略儲能技術(shù)逐漸成為整個電力系統(tǒng)的重要核心，實現(xiàn)電力市場發(fā)展過程中的要求與市場需求的滿足。在對儲能系統(tǒng)進(jìn)行功率提高的基礎(chǔ)上還要加強放電強等相關(guān)的特點，保證并網(wǎng)變流器設(shè)計效果的提高，合理的控制其功率。最終滿足實際的輸出輸入要求，完成儲能系統(tǒng)的多項功能。另外，在電網(wǎng)穩(wěn)定性方面也會起到提升的作用，還可以控制儲能裝置，進(jìn)而提高系統(tǒng)中內(nèi)部的自控能力。結(jié)合多項的管理工作，全面地提高電網(wǎng)運行系統(tǒng)自身的控制管理效果，為我國新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的合理應(yīng)用提供重要的基礎(chǔ)保障。結(jié)束語綜上所述，儲能不僅能夠提升高比例風(fēng)電接入電力系統(tǒng)的可靠性，還能提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。而系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性又具有一定的負(fù)相關(guān)性，因此需要恰當(dāng)?shù)膬δ苎b置平衡二者的關(guān)系，并且能夠靈活地應(yīng)對風(fēng)電的季節(jié)特性。參考文獻(xiàn)周光東.電力系統(tǒng)運行靈活性評價及優(yōu)化調(diào)度研究[