考虑调峰调频需求的新能源电网储能优化配置-第2页-北极星储能网

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2 储能电站容量配置双层优化

2.1 配置问题框架

建立储能规划-运行双层优化模型，如图2所示。上层为储能配置问题，以规划年储能投资成本和系统运行成本最小为目标；下层为典型日运行模拟问题，分为调峰-调频两个阶段即第1节所述模型。双层优化问题的上层模型生成储能配置结果并传递给下层，下层模型基于不同典型日生成运行模拟结果并回传给上层，随后上层计算规划年总成本并更新储能配置结果，通过不断交互迭代实现储能系统的最优配置。图2考虑综合成本的储能配置框架

2.2 储能配置模型

2.2.1 目标函数上层配置问题的目标函数式(35)包含储能等值年投资成本、储能年运维成本以及系统规划年运行成本，其中系统规划年运行成本由下层各典型日运行模拟结果加权算得，权重系数为各典型日表征的天数。

3.2.1 经济性分析为分析考虑双重应用场景配置储能的合理性，设计3个规划方案进行对比。方案1考虑系统调峰调频需求配置储能；相较于双重应用场景，现有文献[22-23]多考虑储能系统参与单一调峰场景的配置优化，因此设定方案2，仅考虑系统调峰需求配置储能，作为本工作规划方案的对比；方案3无储能，仅有火电机组调峰调频。

3.2.2 调峰效果和新能源消纳程度分析为分析储能系统配置后对系统调峰效果的影响，引入3个方案下净负荷曲线，如图7所示，以各典型日无储能方案作为对比，可看出在18:00～24:00时段，方案1和方案2的系统净负荷更低，且方案1系统净负荷低于方案2系统净负荷，说明考虑调峰调频运行的储能配置相较于方案2、3更有利于削减系统尖峰负荷。典型日3的4:00～10:00时段，方案1和方案2的系统净负荷高于方案3的系统净负荷，说明配置的储能填补了系统负荷缺额，此时储能系统作为负荷吸收电网电能进行充电。典型日2的7:00～17:00时段，方案1系统净负荷低于方案2、3的系统净负荷，这是因为典型日2的风光出力大幅高于典型日1、3出力，系统净负荷低体现了储能在系统中发挥了调峰的作用。

典型日2的机组开机状态如图8所示，方案1相较方案2、3，其7:00～18:00时段火电机组G1、G2的关机时间更长，说明配置储能后，区域Ⅰ的负荷大部分由新能源机组承担。方案2、3则发生了新能源的弃风、弃光现象，可见配置储能有利于消纳新能源，并减少火电机组运行。将典型日数据输入模型模拟运行，得到年8760个小时各方案的新能源出力分布函数曲线如图9所示，方案1中储能虽然参与了系统的调频调峰场景，系统仍不能将新能源出力完全消纳，这是因为运行模型是以总运行成本最低为目标函数，若完全消纳则不能达到全局最优，但是与方案2、3相比，方案1已实现了大幅消纳新能源出力的效果。