考虑调峰调频需求的新能源电网储能优化配置-第3页-北极星储能网

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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。

图5负荷、光伏、风电全年功率曲线

图6典型日负荷、光伏、风电曲线

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。

图7 3种方案的净负荷曲线对比

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。

图8 典型日2下3种方案的机组开机状态

图9 新能源出力的概率分布曲线

3.2.3 系统运行碳足迹分析

典型日2下3种方案的碳足迹如图10所示，由式(24)可知，系统总碳足迹由火电、光伏和风电出力共同决定，且火电碳足迹当量值大幅高于光伏和风电，可见火电机组出力对碳足迹有决定性的影响，图7典型日2的净负荷曲线与图10曲线大致拟合，是因为配置储能系统后，方案1的光伏、风电出力占比提升，使总体碳足迹更低，间接说明了系统运行产生的碳排放更少。

图10 典型日2下三种方案的碳足迹

3.2.4 储能运行及AGC调频分析

方案1和方案2下储能系统调峰、调频出力及SOC变化曲线如图12所示，图中方案1和方案2的储能日前运行并不相同，可知考虑储能频率响应会影响储能日前调峰运行。典型日2下AGC征用的火电机组总容量如图11所示，方案1、方案2和方案3均能使系统频率和区域联络线传输功率保持在正常区间内，方案2的AGC征用容量与方案3基本相同，说明储能若不参与调频，则系统的频率调整均由常规机组完成；方案1的AGC征用容量远小于方案2，说明储能响应ACE信号可以减少常规机组的功率调整。结合表3，因为储能系统调频比火电机组调频的成本更低，因此方案1系统调频成本更低，综上，在规划阶段考虑储能调峰调频运行可以更好匹配系统的实际储能需求。

图11 典型日2下AGC征用的火电机组总容量

图12 储能调峰、调频出力及SOC变化曲线

4 结论

针对新能源电网的调峰调频需求，本工作提出储能参与双重应用场景的最优配置方法。首先模拟典型日调峰-调频两阶段运行，然后基于不同典型日下运行模拟提出储能规划-运行双层优化方法。算例结果表明：（1）与仅计及调峰需求配置储能相比，考虑调峰-调频需求配置储能的经济性更优、系统灵活性更高；（2）考虑调峰需求配置储能可平整系统的净负荷曲线，提升新能源并网消纳，实现火电机组发电占比下降并减少系统运行碳排放；（3）考虑调频需求配置储能可降低火电机组AGC征用总容量，储能系统以其快速充放电能力以及成本较低的优势响应了系统的调频需求。

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