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电力创新 Power Innovation 高比例风电电力系统储能运行及配置分析 东南大学经济管理学院 柴沛垚 摘要：可再生能源输出功率的随机波动性，导致系统运行中功率实时平衡困难，储能被认为是保障系统功 率实时平衡的有效手段。基于此，本文以高比例风电系统，探究“供给侧”低碳化转型对电力系统运行经济 性、可靠性影响。 关键词：火电与风电成本MATLAB规划模型；弃风；失负荷；成本最优 前，在 “碳中和”目标驱动下，未来电力 kW）和单位能量成本（3000元 /kWh），运维成本 系统必将是高比例可再生能源电力系统。 按照单位电量运维成本0.05元 /kWh 计算（注 ：储 当 但是再生能源输出功率的随机波动性导致 能全寿命周期按10年核算，在计算每天成本时，需 系统运行中功率实时平衡困难，所以储能被认为是 将投资成本平摊至每天，即平均每天投资成本 = 总 保障系统功率实时平衡的有效手段，由于储能成本 投资成本 / 运行年限 /365天。弃风损失按0.3元 / 相对昂贵，利用储能平衡系统功率将增加系统运行 kWh 计算，失负荷损失按8元 /kWh 计算）。基本 成本。本文以高比例风电电力系统为例，探究“供 题 ：假设系统日负荷功率最大值900MW，单位碳 给侧”低碳化转型对电力系统运行经济性、可靠性 捕集成本分别为0元 /t、60元 /t、80元 /t、100元 /t， 影响。 摄动风电渗透率，分析计算以下问题 ： 无风电接入，火电以最小成本运行，绘制机组 1 问题阐述 日发电计划曲线，计算系统单位供电成本，将结果 待研究系统包含火电、风电、储能和负荷，火 填于表2相应栏（保留三位有效数字）。 电机组3台、装机容量1050MW ；某日风电、负荷 表1 火电机组相关参数 归一化功率（1.0p.u. 风电对应其装机容量，1.0p.u. 负 技术参数 机组1 机组2 机组3 荷对应最大负荷功率）数据见表1，风电渗透率（最 机组最大技术出力（MW） 600 300 150 机组最小技术出力（MW） 180 90 45 大风电功率与最大负荷功率之比）递增可能造成系 碳排放量（kg/kW·h） 0.72 0.75 0.79 统弃风、失负荷，影响系统功率平衡。定义 ：系统 -1 煤耗量系数 c/（kg·h ） 786.80 451.32 1049.50 单位供电成本 = 系统发电总成本 / 系统总负荷电量， -1 煤耗量系数 b/[kg·（MW·h ）] 30.42 65.12 139.6 发电总成本 = 火电成本 + 风电成本 + 储能成本 + 2 -1