登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 风储联合系统结构
1.2 储能系统特性
将储能技术应用于风力发电系统,可以平抑风电的间歇性,提高可再生能源的利用率。按存储介质的不同,储能可分为机械、电池、电磁和热力储能4大类型。BESS因其比能量大、充放电效率高、不受地理条件限制等优势而被广泛应用[9],实际工程上可根据运行要求和电池性能来选择合适的储能电池类型。本文采用钠硫电池作为储能系统的储能元件,钠硫电池是目前世界上最具市场活力、应用规模最大的储能电池[6],其响应速度快,可以在分钟级内实现充放电转换,能够满足本文控制策略的要求。
2 风储联合发电系统储能容量优化配置模型
为提高可再生能源利用率,满足并网标准,需配备一定容量的储能才能实现可再生能源的顺利接入。为此,本文提出风储联合系统储能容量优化配置模型。
2.1 目标函数
优化模型以风储联合发电系统的年收益最大为目标:

式中:R为风储联合系统的年收益;Re为年售电收益;Cinv为折算至等年值的储能系统初始投资成本;Cop为年运行维护成本;Cpun为联合系统出力的惩罚成本。
风储联合系统最主要的收益是售电收益和国家补贴,售电收益由售电量与上网电价共同决定,国家对可再生能源的补贴折算在可再生能源标杆上网电价里。联合系统收益可表示为:

式中:ce为考虑国家补贴的风储联合系统上网电价;Pwb(t)为风储联合系统在时段t的输出功率;ρ为一年中风储联合系统运行的天数;Δt为1个采样时段。
(1)投资成本
储能系统的初始投资包括储能电池、双向变流器等电力电子装置的购置与安装,其与储能电池的容量成正比。储能系统折算至寿命周期内的等年值投资成本可表示为:

式中:Eb为储能电池容量;Cre为单位储能容量成本;n为设备的使用年限;λ为年利率。
(2)运行维护成本
储能的维护成本为维持储能系统处于良好运行状态所需要的费用,可按初始投资成本的百分比估算。储能电站的年维护成本可表示为:

式中:δ为储能电站的年维护成本占年投资成本的比例。
(3)惩罚成本
本文考虑风储联合系统按照跟随计划出力的调控模式运行,在实际运行过程中,受风电出力的波动以及储能容量的限制,可能造成风储联合系统无法满足跟踪计划出力的要求。惩罚成本包括缺电惩罚成本和弃风惩罚成本,可表示为:


式中:γ1和γ2分别为缺电惩罚系数、弃风惩罚系数,反映了电力系统对风储联合发电系统执行计划出力要求的严格程度,惩罚系数越高,对联合发电系统的可控性要求就越高;Pref(t)为联合系统在时段t的计划出力。式(5)的第1项为研究周期内的缺电惩罚成本,第2项为弃风惩罚成本。H(x)为引入的辅助函数,式(6)保证风储联合系统在t时刻只会有缺电惩罚成本和弃风惩罚成本中的一种。
2.2 储能系统的数学模型
在平抑可再生能源输出功率波动的过程中,储能系统的充放电功率受限于电池容量及其最大允许充放电功率。为此,本文建立储能系统的数学模型,用于记录电池储能系统在各个时刻的充放电功率和电池SOC(荷电状态),以满足储能系统控制策略对电池特性的要求。

式中: Pw(t)为 t时刻风电出力; Pch(t)为 t时刻储能电池的充电功率;Pdch(t)为t时刻储能电池的放电功率; uch(t)和 udch(t)分别表示储能电池 t时刻的充、 放电状态, uch(t)=1 和 udch(t)=1 分别表示储能电站t时刻处于充电和放电状态;Soc(t)为t时刻的电池荷电状态;ε为电池自放电率;ηch和ηdch分别为储能电池的充、放电效率;Smax和Smin分别为储能电池荷电状态的允许上、下限值。
在上述储能系统数学模型中,式(10)为充放电状态约束,保证t时刻储能系统只可能处于充电、放电、不动作三种状态中的一种;式(11)为电池荷电状态递推公式。
3 储能系统控制策略
风储联合发电系统按照一定的控制策略调整储能电池的充放电行为,使得联合系统总功率输出跟随计划出力曲线。储能系统控制策略的思路是:当风电出力小于计划出力值时,功率缺额由储能电池放电来提供;当风电出力大于计划出力值时,多余的输出功率将储存在蓄电池里,以保证联合系统出力实时跟随计划出力。
功率缺额可表示为:

当功率缺额为正时,储能电池应放电:

当功率缺额为负时,储能电池应充电:

式中:Pcmax和Pdmax分别为储能电池允许最大充、放电功率。
4 算例分析
本文以澳洲某风电场数据作为计划出力曲线,考虑实际出力与预测出力的偏差服从正态分布N(0,1)。储能介质选取目前已规模化应用的钠硫蓄电池,电池成本为3 000元/kWh,寿命周期为5年,其容量与最大充、放电功率满足一定的比例关系[10],电池充、放电效率均取90%。根据2015年发改委的最新公布数据,风电标杆上网电价为0.56元/kWh。年运行维护费用比例取2%,折算系数为10%。
考虑储能系统按式(13)—(17)的控制策略进行充放电调度,应用MATLAB编程求解储能系统优化配置模型。仿真计算结果如表1所示,根据优化配置模型测算得到的最佳配置储能容量为6.72 MW,此时系统年收益最大。当配置储能容量为25.92 MWh时,惩罚成本为0,风储联合系统的输出功率能完全跟随计划出力曲线,但由于储能的高成本,使得总收益降低。图2为储能电池各时段的SOC(采样点以5 min为一个时段,全天共288个时段),可以看出在本文的控制策略下,SOC被控制在合理范围内,避免了储能设备过度充放电对储能设备寿命的影响。
惩罚系数反映了电力系统对风储联合发电系统执行计划出力要求的严格程度。惩罚系数与联合系统的收益直接相关,不同惩罚系数下系统年收益与储能容量的关系如图3所示。从图中可以看出:在确定的惩罚系数下,系统年收益都随着配置储能容量的增加先增大后减小,这是因为储能容量的增加使得联合系统输出功率尽可能跟随计划出力曲线,从而减小了系统的惩罚成本;继续增大配置的储能容量,系统惩罚成本的减少将不足以弥补储能投资的增加,导致总收益减小。此外,储能的最优配置容量随惩罚系数的增大而增加,这是因为惩罚系数的增大,意味着电力系统对风光储联合系统出力的要求变高,联合系统不得不通过多配置储能容量,来减少系统惩罚成本,实现最大化系统总收益。
表1 储能容量优化配置计算结果


图2 储能电池各时段SOC

图3 不同惩罚系数下风储联合系统年收益
5 结语
本文对风储联合系统的储能容量优化配置模型进行了研究,以系统总收益最大为目标函数,对风储联合系统的储能容量配置的影响因素及其敏感度进行了分析。算例结果表明,只有当系统惩罚成本的减少足以弥补储能投资的增加时,风电场才有动力投资储能。通过合理配置储能容量,能够在平抑风电功率波动的基础上,提高风电场运行经济性。
参考文献:
[1]JANGAMSHETTI S H,RAN V G.Optimum siting of wind turbine generators[J].IEEE Trans on Energy Conversion,2001,16(1):8-13.
[2]郭鹏,文晶,朱丹丹,等.基于源-荷互动的大规模风电消纳协调控制策略[J].电工技术学报,2017,32(3):1-9.
[3]于晗,钟志勇,黄杰波,等.考虑负荷和风电出力不确定性的输电系统机会约束规划[J].电力系统自动化,2009,33(2):20-24.
[4]毛亚非.风电接入下基于“源-源”协调的系统频率控制研究[J].浙江电力,2015,34(10):1-5.
[5]孙辉,刘鑫,贲驰,等.含风储一体化电站的电力系统多目标风险调度模型[J].电力系统自动化,2018,42(5):94-101.
[6]梁双,胡学浩,张东霞,等.基于随机模型的光伏发电置信容量评估方法[J].电力系统自动化,2012,36(13):32-37.
[7]殷志敏,章旭泳,俞强,等.考虑蓄电池记忆效应的风光储混合系统控制策略研究[J].浙江电力,2018,37(1):47-51.
[8]姜书鹏,乔颖,徐飞,等.风储联合发电系统容量优化配置模型及敏感性分析[J].电力系统自动化,2013,37(20):16-21.
[9]高明杰,惠东,高宗和,等.国家风光储输示范工程介绍及其典型运行模式分析[J].电力系统自动化,2013,37(1):59-64.
[10]丁明,徐宁舟,毕锐.用于平抑可再生能源功率波动的储能电站建模及评价[J].电力系统自动化,2011,35(2):66-72.
Optimal Capacity Configuration of Cogeneration System of Wind Power and Energy Storage
WANG Xiaolei1, GU Jia1, ZHOU Jiawei2
(1.State Grid Suzhou Power Supply Company, Suzhou Jiangsu 215000, China;2.State Grid Suzhou Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,Suzhou Jiangsu 215000, China)
Abstract:The integration of large-scale wind power brings new challenges to power system safety and stability.Energy storage system is quite promising in improving wind power access capability while the high capacity cost is a barrier in front of the development of cogeneration system of wind power and energy storage.To solve power fluctuation of large-scale wind power integration,the paper proposes optimal capacity configuration strategy based on wind power output fluctuation and operation restrictions of battery storage system.The calculation example shows that wind farms have energy storage investment drive only when penalty cost can make up energy storage investment increase.By optimal energy storage configuration,operation economy of wind farm is improved on the basis of suppressing power fluctuation of wind power.
Key words:wind power generation;energy storage system;optimal capacity configuration;control strategy
DOI:10.19585/j.zjdl.201809003
文章编号:1007-1881(2018)09-0014-04
中图分类号:TM614
文献标志码:A
收稿日期:2018-06-28
作者简介:王小蕾(1993),女,助理工程师,研究方向为电动汽车与电池储能。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
“储能市场化”这一美好愿景,终于将照进现实、加速落地。但就当下而言,其实大多数储能企业并没有做好应对市场化的准备,政策的迅猛推进将倒逼储能技术快速迭代,尤其将压力传导给电池管理系统BMS。在此过程中,以协能科技为首的BMS企业,有望成为储能变革新时代的探路先锋!多次“首”创!“三代”BM
近日,思格新能源携手保加利亚可再生能源企业TrakiaMT,成功完成保加利亚南部MalkoTarnovo镇20MWh大型地面光伏储能项目建设。项目坐落于保加利亚与土耳其交界的群山之间,随着光储项目的建成运行,不仅实现了清洁电力在山区的稳定输出,也为提升区域能源独立性和用能安全奠定了坚实基础。拥有“玫瑰之
日前,根据美国清洁电力协会(ACP)最新报告,2025年第一季度美国公用事业级太阳能、风能和储能的装机量为7.4GW,仅次于2024年第一季度创纪录的8.1GW。太阳能居清洁能源装机量首位,第一季度新增装机量4.4GW,其次是储能,创下1.6GW季度纪录,风能为1.3GW。本季度新增4.4GW太阳能装机容量比创纪录的2024
初夏的上海,汇聚全球智慧能源的目光!Ampace新能安诚挚邀请您莅临2025SNEC国际太阳能光伏与智慧能源大会暨展览会,与我们共同开启“双核驱动·长效智能”的储能盛宴!时间:2025年6月11日-6月13日地点:国家会展中心(上海)展位号:8.1H-E390
据外媒报道,美国储能系统和可再生能源服务提供商Fluence公司在5月8日发布了其2025财年第二季度财务业绩报告(即1月1日至3月31日这三个月的业绩)。该公司在其发布公告中指出,贸易关税不确定性导致Fluence公司降低了该公司2025财年收入和息税折旧摊销前利润(EBITDA)业绩预期,尽管如此,该公司首席
6月5日,阳光电源PowerTitan3.0智储平台全球首发,首台真机在合肥总部智能工厂震撼下线!同时发布了PowerTitan3.0Flex、Class、Plus三大版本,重新定义第三代大容量电芯,并通过全链智能技术再进阶,带来储能全场景全周期“全域”智能体验!Plus版单柜容量12.5MWh,全球最大!能量密度超500kWh/#x33A1;
6月5日,长丰皖能风电开发有限公司发布了长丰县庄墓100MW200MWh储能电站项目EPC招标公告。项目安徽省合肥市位于长丰县庄墓镇,本项目储能容量为100MW/200MWh,储能设备布置在站区的北侧,拟采用20组5MW/10MWh储能单元,配套建设1座110kV升压站及综合楼,以1回110kV线路接入220kV庄墓变(直线距离约200
6月5日,PowerTitan3.0智储平台全球揭幕首台真机在阳光电源合肥总部工厂震撼下线,同时发布Flex、Class、Plus三大版本,重新定义第三代大容量电芯,并通过全链智能技术再进阶带来储能全场景全周期“全域”智能体验。Plus版单柜容量12.5MWh,全球最大能量密度超500kWh/m,全球最高省线缆10%,省占地45%
随着全球储能市场需求持续增长,行业竞争日益激烈,终端降本压力不断加大。在此背景下,储能电芯产品正加速从第一代280Ah、第二代314Ah向500Ah+、600Ah+迭代升级,部分头部企业更是已将技术触角延伸至1000Ah+超大容量领域。然而,在136号文推动行业从政策驱动转向价值驱动的关键阶段,行业需要的不仅是
北极星储能网获悉,6月5日,据立新能源披露的投资者关系活动中,提到立新能源现已投入运营的储能电站7座,调节装机48.8万千瓦/162.1万千瓦时,其中配储电站6座,调节装机32.8万千瓦/98.1万千瓦时;独立储能电站1座,调节装机16万千瓦/64万千瓦时。光伏配储基本保持每天1充1放;独立储能视周边新能源发
北极星储能网获悉,5月28日,陕投集团首座煤矿+储能智慧能源项目在陕西宝鸡麟北煤业园子沟煤矿成功投运。该项目由陕投集团所属秦龙电力能动科技投资建设。项目总投资约580万元,位于园子沟煤矿110kV变电所内,配置2套2.5MW/5MWh磷酸铁锂电化学储能系统,总装机容量为5MW/10MWh,系统采用智能液冷技术和
6月5日,宁夏银川市人民政府办公室关于印发《银川高新区高质量发展实施方案(2025—2027年)》的通知。文件指出,积极招引动力电池、风机叶片、光伏组件等“新三样”及算力服务器等拆解回收利用项目,鼓励发展“互联网+回收”模式,强化全链条数字化监管,推进循环经济产业与合规化、标准化服务体系深
宁德时代重新入股江西升华后,双方的合作关系再进一步。这次宁德时代预定了更多磷酸铁锂产能。6月5日晚间,富临精工发布公告,子公司江西升华与宁德时代签署补充协议,对2024年8月达成的业务合作协议进行修订。协议修订后,宁德时代对江西升华的支持力度进一步增强,承诺的采购期间有所延长,采购规模
随着全球储能市场需求持续增长,行业竞争日益激烈,终端降本压力不断加大。在此背景下,储能电芯产品正加速从第一代280Ah、第二代314Ah向500Ah+、600Ah+迭代升级,部分头部企业更是已将技术触角延伸至1000Ah+超大容量领域。然而,在136号文推动行业从政策驱动转向价值驱动的关键阶段,行业需要的不仅是
近日,海辰储能∞Block5MWh储能系统成功完成全球首次开门极限燃烧试验,这一突破性成果为储能系统的安全性验证开拓了新路径,在行业内具有里程碑意义。四大极限挑战近年来储能系统热失控等引发的安全事故时有发生,使得储能安全问题备受瞩目。在此背景下,严苛、规范安全测试成为行业发展的迫切需求,
北极星储能网获悉,6月5日消息,众钠能源成功完成A2轮融资,投资方包括天德投资及老股东赛泽资本,A轮总融资额近3亿元。众钠能源表示,本轮融资资金将重点投向技术研发、产能布局及市场开拓等方面。公司将持续突破材料体系创新,优化产品开发流程,完备生产工艺制程,全力推进盐城百固和眉山里钠建设。
第十八届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会(SNEC)将于6月11日在国家会展中心(上海)开幕。远东储能邀您相聚SNEC2025,探索能源未来,见证创新力量。聚焦高安全、高效能、高集成,精彩即将启幕,远东储能携手全球伙伴共建零碳新未来。
北极星储能网获悉,6月4日,冠盛股份在其投资者活动中透露,公司的半固态磷酸铁锂电池主要面向储能客户,在安全性上较传统液态电池有显著提升,如通过针刺、挤压、碰撞等实验后不燃烧、不爆炸等,针对一些对安全性要求高的特定场景,如与人直接接触的储能场景等,能获得一定的溢价空间。在循环寿命方面
北极星储能网获悉,6月4日晚间,长盈精密发布关于部分募投项目建设期延长的公告,根据目前募投项目的实施进度,对“常州长盈新能源动力及储能电池零组件项目”、“智能可穿戴设备AR/VR零组件项目”的建设期进行调整。公告显示,公司在2023年向特定对象发行了1.48亿股,每股发行价格为9.2元,实际募集资
喜讯频传!继云南姚安200MW/400MWh独立储能项目成功并网后,永德、南华、寻甸三大项目亦先后全容量并网发电,四大项目总规模达1.5GWh。四颗耀眼的“能源心脏”在彩云之南同时跃动,为云南新型电力系统注入澎湃动能,全面彰显远信储能在复杂电网环境下的一站式储能解决方案能力与全球能源转型中的领先地
北极星储能网获悉,5月30日消息,储能系统集成商Powin向公司注册地美国俄勒冈州提交了一份通知,表示该公司正在面临于7月底停止运营的风险,理由是“不可预见的商业环境”。Powin表示,它将裁员近250名员工。据外媒报道,该公司没有解释哪些因素威胁着它的未来,但Powin的电池来自中国,也许受到特朗普
6月3日,国投集团旗下的雅砻江流域水电开发有限公司发布了新都区110MW/220MWh电网侧新型储能项目储能系统设备采购公开招标公告。项目位于四川省成都市新都区新石路与成金青快速路交叉口以东,采购范围包括新都区110MW/220MWh电网侧新型储能项目储能系统相关储能设备、备品备件及专用工器具、技术服务等
据外媒报道,日前,可再生能源和储能系统开发商GenexPower公司改变了其计划在澳大利亚昆士兰州的Kidston风电+储能项目规划,该项目原名为Kidston风能项目,最初规划风力发电场装机容量为258MW,现已重新配置为120MW,并配套部署一个150MW/600MWh电池储能系统。GenexPower公司将通过昆士兰电力公司正在
近日,金风科技旗下金风零碳成功中标中国铁路物资铁鹏水泥12.625MW分散式风储一体化项目,这是继安徽无为磊达水泥分布式风电项目后,金风零碳在高耗能行业落地的又一重要案例。此次中标不仅验证了风电+储能一体化模式在水泥行业的适用性,更标志着金风零碳全栈式能源解决方案开始实现规模化复制,为高
北极星风力发电网获悉,5月31日,由中国电建西北院EPC总承包的目前国内单体规模最大的陆上风电项目——内蒙古能源乌拉特中旗150万千瓦风储基地项目全容量并网发电。该项目位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗,总占地面积66.69公顷,装机容量达1500MW。项目投产后年发电量可达54.4亿千瓦时,相当于每年节约
许昌龙岗发电公司5月30日,随着最后一台风机并网,桐柏县安棚100兆瓦风电项目实现全容量投产发电。项目每年发电量约2.5亿千瓦时,相当于节约标煤7.2万吨,减排二氧化碳19.8万吨。项目配套建设的20兆瓦/40兆瓦时储能电站,具备有效提升区域电网调峰能力。(许轩)滑县风电公司5月29日,内黄飒风100兆瓦
5月28日,卧龙舜丰达茂旗50万千瓦构网型风电项目开工仪式在内蒙古达茂旗举行。据悉,该项目采用“风电+储能”一体化技术,装机容量500MW,计划2025年底全容量并网,年发电量约18亿千瓦时,可满足65万户家庭清洁用电,年减排二氧化碳100万吨。该项目是卧龙响应国家“双碳”战略的重要实践。项目依托达茂
5月23日,由中国能建中电工程西北院总承包的内蒙古自治区新能源倍增计划的核心项目#x2014;#x2014;内蒙古能源西苏1000兆瓦风储项目实现全容量并网发电,为内蒙古自治区构建新型电力系统加速能源结构低碳转型注入强劲动能。内蒙古能源西苏1000兆瓦风储项目位于内蒙古苏尼特右旗,是国内首批应用10兆瓦风
北极星储能网获悉,5月23日,国家能源集团西藏公司那曲分公司色尼区吉措100MW风电项目20MW/80MWh构网型储能系统设备采购公开招标项目中标候选人公示。第一中标候选人为山东电工时代能源科技有限公司,投标报价3915万元,折合单价0.489元/Wh;第二中标候选人为双登集团股份有限公司,投标报价3906.4万元
5月24日至25日,哈尔滨阿城200MW风电项目成功完成220kV升压站反送电、首台风机并网工作。这一关键节点的突破,标志着新天东北大区阿城项目正式迈入全容量投产冲刺阶段,为5月31日前实现全容量并网发电奠定了坚实基础。项目总装机容量200MW,安装32台6.25MW的风力发电机组,每台风机配套6900kVA箱式变压
北极星风力发电网获悉,5月22日,中国电建北京院总承包的内蒙古能源二连浩特口岸绿色供电50万风储项目全容量并网发电。作为内蒙古十四五能源战略重点工程,项目顺利投运,对于构建区域新型电力系统,助力实现双碳战略目标具有重要意义。项目位于中蒙口岸二连浩特市境内,总装机容量500兆瓦,包括50台单
5月23日,内蒙古自治区首个离网型风电项目#x2014;#x2014;三峡集团所属鄂尔多斯市多能互补能源有限公司工业园区绿色供电项目实现全容量并网发电。该项目位于鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井镇,总装机容量30万千瓦,安装48台单机容量为6.25兆瓦的风电机组,配套建设4.5万千瓦×4小时新型储能系统,构建“风储
5月20日,拉萨市风电+储能项目(二次)竞争性配置中选结果公示。根据公示,第一中选候选人为华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司(华能集团子公司),得分为103.43分。项目建设地点位于藏自治区拉萨市。风电200MW,配置20%全容量、时长4小时构网型储能。共1个标段,按照“整体竞配、统筹实施”方式
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!