储能技术与新能源发电优化协调运行

储能技术与新能源发电优化协调运行

马学绕

大唐云南发电有限公司新能源分公司 650200

摘要：当前阶段，社会生产生活对电力的需求大幅度提升，供电产业逐步加强对新能源开发与利用的力度，通过对新能源的合理转化，推进了电力生产的节能、环保、可持续发展。与此同时，由于新能源在实际电力生产环节具有不可控性，容易对电网调度、生产效率产生影响，新能源发电单位应合理对系统中储能装置进行配置，提升供电系统的稳定性、优化电能质量、增强整体发电消纳，进一步增强新能源的实际转化效率，为新能源电力生产行业的蓬勃发展提供助力。

关键词：电能质量；储能容量；成本配置

能源开发与利用需求的不断转变，在促进了新能源电力生产行业快速发展的同时，也对储能技术的实际应用质效提出了更高的要求，为全面提升新能源在风力发电领域效益价值，基于新能源的具体利用特点，优化储能装置的应用系统，促进二者的协调运行，成为当前电力生产单位高效配置运行、惩罚、固有成本，保证新能源电网稳定运维的重要研究课题。

1.新能源电力生产系统中储能技术的具体应用优势

1.1有效提升电能质量

新能源电力生产运维系统中，在电能输入供电网络时，需要经过整流、逆变等处理，由于供电系统包含较为复杂的电子元件，会在电能输入过程中出现大量的谐波，导致功率出现明显波动，输出电压与电力调度目标存在一定的误差，降低了电能整体质量。而在系统中装设储能装置，可以针对输出功率波动的问题，通过平抑功能进行控制，降低电压偏移程度，同时通过装置的谐波补偿功能，对谐波进行消除。如，当前超级电容储能装置的电能质量快速调节技术，借助于光伏系统剩余电能、设备快速响应的功能，实现了电网中不同电能质量缺陷的针对性治理，证明了储能技术在电能质量控制方面的优势作用。
1.2增强发电消纳作用

供电网络运维具备同时性的特点，需要发电量、电网负荷电量处于一致状态。相较于传统能源，新能源在进行发电时，具有不可控性、随机性、不均衡性等特点，容易产生弃风或弃光现象。而在新能源系统中合理运用储能技术，可以针对性的增强系统发电消纳作用，进一步提升新能源的开发与利用水平，对于降低发电成本、提升电力生产综合效益有着积极作用。同时，储能装置可以缓冲、平抑输出电能，抑制发电出力在时间层面的不均衡性，提高新能源电力网络的可控性。在新能源电力并网建设不断推进的过程中，储能技术应根据能源分布、电力调度、储能容量等方面需求，实现新能源电网有储能装置的协调运转。

1.3全面提升电力生产与调度的平稳性

通过储能装置对电能的释放与存储进行控制，削峰填谷，能够有效增强新能源的实际预报精度，使电能达到时空转移的控制目标，让新能源更平稳的接入供电网络中。新能源在发电过程中，具有不可控性以及反调峰特性，利用储能装置的综合控制技术，当新能源在负荷峰段出现出力不足的问题时，储能装置可以进行适度削峰；在负荷谷段出现出力过多的情况时，储能装置可以通过填谷处理，提升电力系统整体运维的稳定性与效率性。储能在负荷谷段充电后、峰段放电前的腰荷区，储能需先放电空余出容量，以此提高新能源预报精度；如果在负荷峰段放电后、谷段充电前的腰荷区，储能装置需要先进行充电，以保证出力预报的精确度。

图一 储能综合运行控制策略

2.新能源发电系统中优化储能装置配置的实际策略

2.1注重储能装置平抑功能的调整

在新能源供电系统中，储能装置具有较强的平抑作用，以风力系统为例，储能装置可以对风电并网中风功率的输出进行调整，降低功率输出对供电网络造成的冲击。因此，在风电场中装设储能系统后，可以最大限度的避免风电功率的波动超出技术标准范围，从而保障供电输出的平滑性与稳定性。在对储能系统进行设计与应用时，需要通过对储能装置容量的合理调整，在保证平抑效果的同时，分析投资成本，平衡新能源发电的经济效益与社会效益。

2.2优化储能装置的各项成本配置

由于新能源运维系统对功率输出有着稳定性的要求，而大容量的储能装置需要的经济成本更高，因此，在优化新能源系统中储能装置配置时，需要以经济指标与波动指标作为重要的参量。在经济成本中，主要包括固有、运行与惩罚三方面的成本。固有成本由VRB与VRLA计算的最优容量、安装成本、建设成本等因素构成，运行成本包括深度放电、充电成本与过度放电、充电成本。在对惩罚成本进行分析的过程中，应从成本构成的缺额要素、弃风要素等方面出发。其中，缺额成本即计算储能设备放电过程中，处于SOC最小水平时，无法满足风电功率设定补充目标导致的损失；弃风成本即储能设备充电过程中， SOC最大水平时，无法持续性吸收风电导致的损失。在惩罚成本计算与归纳时，综合考虑缺额和弃风因素产生的单位成本、采样周期、采样数量、VRB与VRLA前一时刻与最小容量等参数。经过公式计算，最终得到最优的目标函数。

2.3合理设定约束条件
储能装置的约束条件主要是指容量约束、功率约束。在设置容量约束条件中，应考虑系统的整体储能容量以及各项装置间的配置情况。由于VRLA的容量大于VRB，成本也相对较低。因此，在各项运维参数的实际计算中，应以成本最优为原则，综合考虑VRLA容量的最小限值、VRLA容量的最大限值、VRB容量的最小限值、VRB容量的最大限值。并基于计算与归纳结果，对储能装置的约束条件进行设定，对于充放电功率进行优化调整。除此之外，在储能智能系统的SOC约束条件设定方面，应保证供电系统荷电状态维持在技术标准范围内。在新能源供电系统的实际运维过程中，如果相应的风功率实际输出值到达设定的目标值，即可确定储能装置的最优容量标准，使配套的充放电次数以及运行成本等数值也达到最优标准，全面提升系统运维的可靠性与经济性。
结语：电力生产技术的快速突破，使得风力发电运维系统中储能技术的实践应用需要进行对应性的优化调整，才能更好的满足新能源电力生产的需求，在储能装置的整体配置过程中，技术人员应结合系统充放电策略与固有特性，合理协调固有成本、惩罚成本以及运行成本间的比例，基于各项技术指标计算、归纳参数，得出最优的目标函数，为新能源电力生产系统的协调、高效运行夯实基础。

参考文献：

[1]蔡兴桐.储能技术在新能源发电中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2019(11):2;

[2]李俊正.谈储能在新能源与电网协调发展中的重要作用[J].经济师,2020(1):284-285.