光伏电站和风电场储能容量配置的技术经济研究

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光伏电站风电场储能容量配置的技术经济研究
摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,光伏电站建设越来越多。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。本文首先对光伏电站接入电网电能质量评估,其次探讨了储能系统装机容量及充放电功率配置方法,最后就光伏电站和风电场储能容量配置的技术经济措施进行研究,以供参考。
关键词:储能;风电场;风电机组
引言
在新能源发展过程中,由于光伏发电和风力发电具有间歇性、波动性、随机性的特点,需要配套储能解决弃光弃风问题以及平滑光伏电站和风电场的出力。因此,对于光伏电站和风电场而言,电网结构薄弱、弃光弃风问题突出的地区储能产业的发展潜力巨大。然而,如何确定光伏电站和风电场储能系统的装机容量以及如何确定储能系统的充放电功率,需要进行深入的研究和分析。
1光伏电站接入电网电能质量评估
在光伏电站的实际应用中,由于DC-AC变换流程的存在,所以需要利用到大功率的电力转换器件实施光伏并网的过程,其相关的技能参数同光伏发电并网相关联,直接影响到整个电网当中的电能质量。并入电网的光伏电站依据设计容量可以分为不同电压等级的并网方法(高、中、低压等),依据不同的接入电压等级,能够确定不同的电能质量限制数值。为顺利对光伏电站接入电网的电能质量进行有效评估,必须分析光伏发电的关键技术特点。
2储能系统装机容量及充放电功率配置方法
目前已有不少研究者针对储能系统的装机提出了各类配置方法,针对电源侧光伏电站和风电场如何确定储能装机容量以及如何确定储能系统充放电功率,本文提出了一套基于经济性最优的储能系统优化配置方法。该方法通过对光伏电站和风电场的运行现状分析,结合光伏风电的发电延时曲线,以当地太阳能和风能资源逐时数据和储能系统的单位造价、充放电效率、运行成本、售电电价和储能系统运行年数等因素作为边界条件,以净现值最大为目标计算储能容量配置。同时,结合太阳能和风能资源逐时数据,以弃电率、直流侧系统
、PCS、就地升压站和电缆等设备材料的初始投资为边界条件,以差额静态回收期最小为目标计算储能系统最佳充放电功率。以光伏电站为例,配置储能系统的目的是降低弃电率、平滑光伏电站出力并产生收益,结合光伏电站典型日发电及限电曲线。根据需求不同,储能系统在装机容量计算时一般有两种方法:一是目标弃电率,即设定某一弃电率目标值,通过配置储能系统将光伏电站的弃电率降低至该值,在此基础上计算得出储能系统容量。通常可结合全年8760h逐时发电量、弃电量和太阳能资源情况,利用光伏发电延时曲线能够推断储能装机容量;二是最佳经济性,即通过比较不同容量储能系统的投资收益情况,得到经济性最佳的储能系统容量并计算对应的弃电率。随着储能系统装机容量从0开始增大,储能系统的投资和收益也相应增加,但同时弃电量小于储能装机容量的天数增加,储能系统的闲置率增加,弃电量大于储能装机容量的天数能够产生额外收益,收益增速下降。因此,必定存在一个储能系统装机容量的最佳值对应经济性最佳的投资收益。基于不同储能系统容量配置引起的投资和收益的不同,为寻最佳的储能系统装机容量,将储能装机容量的增加值设为固定步长,分别计算不同储能容量配置条件下的净现值进行比选。
3光伏电站和风电场储能容量配置的技术经济措施
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3.1优化接线方式
为了提高电力系统的谐波治理效果,供电企业可以结合电力网具体结合采用合适的接线方式,通过灵活调换方式改变电流和谐波频率,从而能够促进系统谐波合理分布,为电力系统稳定运行提供保障。另外,供电公司可以从用电客户方面出发,鼓励客户错峰用电或移峰平谷,这样就能避免电力网因负荷过低或过高而引起电压变化,降低谐波产生可能性。
3.2储能系统配置方法方面
模型求解法加入了经济性评价标准,其中单目标模型求解法和双层迭代模型求解法研究较为成熟但都具有一定的局限性,多目标模型求解法弥补了前两者的不足建立了相应的高维模型,由于模型求解较为复杂,因此根据模型选取合适的智能算法使得优化目标达到最佳仍有很高的研究价值。庞大内部资源网
3.3优化并网技术
直接进行并网有一定的概率会导致大冲击电流出现,使电压有所降低,直接影响系统的安全运行。系统不具有无功功率,需要进行无功补偿。如果系统的电压太高,此时会使系统出现磁路饱和问题,从而使无功激磁电流逐渐增加,功率因数不断下降,出现定子电流过
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载的问题。假如对不稳定系统的频率进行过度提升,就会使异步发电机的发电状态由原本的状态转变为电动状态,从而使不稳定系统的频率不断下降,使异步发电机的电流由于剧烈增加而过载。所以,需要使用有效的措施来保证异步发电机组可以在平稳和安全的状态下持续运行。
3.4现有的电网调度曲线通过气象预测进行实时调度
未考虑风电场+储能系统综合出力,导致储能设备在储满电后放电受到限制,在下一波连续几小时的大风来临之前来不及放电造成没有足够的空间储电,并由此产生连锁效应,导致全年储能系统充放电次数较少,储能系统利用率较低,售电收入较少。
3.5加装滤波器
nfc天线电力系统谐波就是一种由电力设备运行产生的干扰能力,会改变电压电流相位关系,降低电能质量和威胁电网、电力设备运行质量。滤波器是一种抑制谐波的装置,常见的类型有源滤波器和无源滤波器。其中,有源滤波器是一种通过可控半导体元件作为过滤器的装置。这种滤波器可以通过产生与谐波互成正反的波形,进而能够与谐波抵消掉,具有可控
性高、响应速度快的特点。无源滤波器可以装在谐波源附近,从而形成谐振回路,进而抑制谐波。需要的元器件有电阻、电容、电感等,具有可靠性高、成本低的特点,但需要较大占地面积,因此容易受到限制。
3.6计及能源互联网储能综合效益评价体系的建立
储能技术的成本较高,能源市场机制尚不健全,而市场相关方又不能定量分析出储能项目的效益水平,若从风电场出发规划储能系统,仅侧重平滑风电场输出收益,则太过片面且丧失经济性,将减缓储能系统商业化的速度。所以,建立全面的储能综合效益评价体系,可以在国家政策的扶持下促进储能系统的推广。
3.7储能系统配置发光眼镜
模型求解法加入了经济性评价标准,其中单目标模型求解法和双层迭代模型求解法研究较为成熟但都具有一定的局限性,多目标模型求解法弥补了前两者的不足建立了相应的高维模型,由于模型求解较为复杂,因此根据模型选取合适的智能算法使得优化目标达到最佳仍有很高的研究价值。
结语
综上所述,针对风电场配置储能系统存在的问题,如果能够获得电网调度的支持,将电网的调度曲线根据风电场+储能的综合发电特性进行调整,基本保证储能设备能够每天完成一充一放,能够提高储能电站的经济效益。此外,建议以风电场配套建设储能系统或者以储能系统参与调频给予电价补贴,并按照储能系统的上网电量核算发放,从而提高储能系统的经济性。
参考文献
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[2]严晓辉,徐玉杰,纪律,等.我国大规模储能技术发展预测及分析[J].中国电力,2013,46(8):22-29.
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本文发布于:2023-05-28 02:23:48,感谢您对本站的认可!

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