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面向电力系统不同环节的电池储能配置研究

【摘要】:电池储能因其充放电迅速、存储容量大、选址限制少等特点,在满足电力系统多样化储能应用需求中,发挥着重要作用。储能配置是储能在电力系统应用的前提与关键。考虑到电池储能可灵活配置在电力系统的电源侧、输网侧、配网侧及负荷侧,本文开展了面向电力系统发电、输电、配电、用电环节的电池储能配置研究,探讨了电池储能配置的特点和规律,以期为储能在电力系统的应用提供理论支撑与方法参考。主要研究成果包括:(1)提出了跟踪风电场允许出力区间的电池储能配置方法,该方法可细致构建考虑储能荷电状态预先调整的储能跟踪风电场允许出力区间运行策略,并进行计及储能循环寿命特性的成本效益分析。基于储能荷电状态分区,构建了考虑储能荷电状态预先调整的储能跟踪风电场允许出力区间运行策略;建立了计及储能循环寿命特性的储能年综合成本最小模型,引入风电场可调度置信水平约束量化风储联合系统跟踪风电场允许出力区间的控制效果;采用嵌套可行与不可行粒子存储表的改进粒子群算法求解储能配置模型。(2)提出了促进多类型电源协调运行的储能系统配置方法,该方法可对火电调峰、水电、区外来电、抽水蓄能、电池储能的运行及成本特性进行细致建模,并考虑风电、光伏不确定性对储能配置的影响。构建了火电调峰、水电、区外来电、抽水蓄能、电池储能的运行及成本模型;采用增大系统备用需求的方式处理风电、光伏不确定性,建立了以系统年综合成本最小为目标的储能配置模型,约束条件包括关键电厂最小挂网机组数约束、水电站日发电量约束、抽蓄电站备用约束、电池储能备用约束等。(3)提出了削减工业园区配用电系统峰值负荷的电池储能配置方法,该方法可综合考虑年峰值负荷限值、可中断负荷及光伏不确定性对储能配置的影响。构建了包含光伏发电、电池储能、可中断负荷的工业园区配用电系统削峰运行策略;分别采用聚类方法与指标选取方法确定光伏发电年随机、极端出力场景,考虑可中断负荷补偿成本、延缓电网升级改造效益、减小调峰电源容量效益等成本效益类型,建立了电池储能与可中断负荷年期望综合成本最小模型,引入峰值负荷约束保证工业园区配用电系统的削峰效果。(4)提出了改善含光伏工商业大用户负荷用电特性的电池储能配置方法,该方法可综合考虑需量管理、光伏不确定性及储能循环寿命特性对储能配置的影响。采用多场景技术处理光伏不确定性,建立了储能双层配置模型,上层优化模型以计及储能循环寿命特性的储能年期望净收益最大为目标,下层优化模型以用户日运行成本最小为目标,在下层模型目标函数中引入均摊至日的虚拟需量电费,考虑储能削减日内峰值负荷的作用效果。某实际风电场、区域电网、工业园区配用电系统、含光伏工业大用户的算例分析,验证了本文研究成果的可行性与有效性。

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