考虑电池运行状态的风电场储能容量优化配置.pdfVIP

第46 卷 第18 期 2022 年9 月25 日 Vol.46No.18 Sept.25，2022 DOI：10.7500/AEPS20220113004 考虑电池运行状态的风电场储能容量优化配置 张小莲，陈 冲，张仰飞，郝思鹏，张金华 （南京工程学院电力工程学院，江苏省南京市 211167） 摘要：在电池分组控制平滑风电功率的场景下，针对储能运行中的不平衡状态提出一种考虑电池 运行状态的储能容量配置方法。基于反映不平衡状态的衰减指标构建容量配置优化目标，同时兼 顾储能寿命、综合成本等影响容量配置的重要因素，构建储能容量配置的多目标优化模型，包括目 标函数、约束条件等，并采用粒子群优化算法对该模型进行求解。通过对比现有储能配置方法，验 证了所述方法在优化储能成本、使用寿命、电池不平衡状态等方面的有效性和优越性，并利用风-储 实验平台进一步验证了该方法应用于实际系统的合理性及优势。 关键词：储能；风电场；电池；容量配置；风电功率平滑；电池分组控制；不平衡状态 0 引言 将平滑需求分解为高频和低频分量，得出能量型储 能和功率型储能的最优容量。 近年来，随着风电装机容量的持续扩大，以及风 在基于储能的风电功率平滑中，电池分组控制 电渗透率不断提高，风电的功率波动对电网的不良 由于分组执行充电和放电任务而具有较好的充放电 影响越发显著，严重干扰了电网的安全稳定运行。 深度和较少的充放电频次，故本文以电池分组控制 当前，有多种策略应对风电的功率波动，除依靠风电 ［1-2］ 的容量配置为研究对象。在电池分组控制的容量配 机组自身进行调节外 ，还可利用储能平滑风电功 置方面，现有研究主要关注经济成本和运行中所配 率，常见的有单一储能平滑、混合储能平滑和电池分 ［3-6］ 置容量和功率是否满足风电功率平滑需求。例如， 组平滑 。考虑到储能的投资成本、运行质量和应 文献［10-11］建立了储能寿命周期内的成本模型，以 用需求等，如何配置储能容量成为风-储系统研究的 总成本最小为目标，在满足相关约束下采用相关算 热点问题。 法进行求解。文献［12］采用退役动力电池分组控 已有较多学者对风电功率平滑场景下的储能容 制，构建了以最大日收益为目标的函数模型，并采用 量配置进行了研究和探讨。针对单组电池、电池分 粒子群优化（particleswarmoptimization，PSO）算法 组控制或混合储能系统（超级电容、锂电池或蓄电池 求解。文献［13-15］将风电功率数据按时间划分成 等的混合），现有风电功率平滑场景下储能容量配置 若干个区间，确定各个区间的调度功率及电池输出 研究的问题大致可以归纳为3类：一是优化经济性； 功率，以各个区间最大值配置储能的额定容量和功 二是优化使用寿命；三是优化运行状态，如最大限度 率，从而