一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，包括下列步驟：步驟1：計算風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望p；步驟2：通過步驟1得到風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望p，計算風(fēng)電場平均功率水平P，找出與風(fēng)電場平均功率水平P對應(yīng)的風(fēng)速值ν1，風(fēng)電場平均功率水平P的計算公式為：P＝pM；其中M為風(fēng)電場的額定輸出；步驟3，以風(fēng)速值ν1為基準(zhǔn)，如果風(fēng)速值大于ν1，則風(fēng)電場按風(fēng)速值ν1對應(yīng)的有功功率輸出，將超出部分的能量用儲能設(shè)備存儲起來，如果風(fēng)速值小于ν1，風(fēng)電場仍按風(fēng)速值ν1對應(yīng)的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設(shè)備補足；步驟4：用公式E＝PH計算儲能設(shè)備的額定容量E，其中H為啟動風(fēng)速以下，期望風(fēng)電場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。
【專利說明】
-種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及風(fēng)電領(lǐng)域的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用長短補償運行模式的風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)，儲能電池的額定容量近似等于風(fēng)電 場的出力，運是由于夜晚，儲能電池應(yīng)能存儲全部的風(fēng)力發(fā)電量。該模式需要花費較高的大 容量電池成本。
[0003] 應(yīng)用儲能電池來控制短期輸出波動的短補償運行模式也得到了廣泛的研究。通常 為了最小化電網(wǎng)頻率的波動，電力公司會要求風(fēng)電并網(wǎng)滿足一定的條件。比如保持20分鐘 內(nèi)風(fēng)電出力波動不超過額定出力的10%。如果風(fēng)電場的出力波動能夠保持在允許范圍內(nèi)， 電力公司可運用自有的發(fā)電量吸收任何功率波動。換句話說，能夠提供數(shù)十分鐘電力的出 電量足W履行電力公司規(guī)定的最低要求。運意味著風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)即使不運用鋼硫電池 一類大容量儲能電池也是可W的。例如可W采用超級電容器和二次電池，如鉛酸電池、儀氨 電池、裡電池的混合儲能系統(tǒng)來達(dá)到平滑風(fēng)電出力的目的。與二次電池混合的超級電容儲 能系統(tǒng)能夠儲存任何地方產(chǎn)生的從秒到數(shù)十分鐘的電力，從而平滑風(fēng)電出力。超級電容器 的循環(huán)壽命高達(dá)數(shù)百萬次，因此十分適用于風(fēng)電運樣需要重復(fù)短時間充放電應(yīng)用的場合。 短補償模式需要電池的容量較低，但其需要電力公司提供較多的補償調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置 方法，其可W克服長補償和短補償?shù)娜毕?，而體現(xiàn)出長補償和短補償?shù)膬?yōu)勢，保證儲能設(shè) 備的額定容量最優(yōu)。
[0005] 實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，包括下 列步驟：
[0006] 步驟1:計算風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P;
[0007] 步驟2:通過步驟1得到風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P，計算風(fēng)電場平均功率水平P， 找出與風(fēng)電場平均功率水平P對應(yīng)的風(fēng)速值VI，風(fēng)電場平均功率水平P的計算公式為:P = pM;
[000引其中M為風(fēng)電場的額定輸出；
[0009]步驟3, W風(fēng)速值Vi為基準(zhǔn)，如果風(fēng)速值大于VI，則風(fēng)電場按風(fēng)速值Vi對應(yīng)的有功功 率輸出，將超出部分的能量用儲能設(shè)備存儲起來，如果風(fēng)速值小于VI，風(fēng)電場仍按風(fēng)速值Vl 對應(yīng)的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設(shè)備補足；
[0010]步驟4:用公式E = PH計算儲能設(shè)備的額定容量E，其中H為啟動風(fēng)速W下，期望風(fēng)電 場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。
[0011] 進(jìn)一步的，計算風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P的公式為：
[0012]
[0013] 其中f (V)為風(fēng)電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(v)為風(fēng)電場風(fēng)速概率分布函數(shù)，vin、 Vn和VDUt分別為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速。
[0014] 進(jìn)一步的，對所述儲能設(shè)備的額定容量進(jìn)行取值時，應(yīng)該使該儲能設(shè)備的剩余容 量值在0到額定容量之間來回波動。
[0015] 進(jìn)一步的，風(fēng)電場平均功率水平P可根據(jù)天氣預(yù)報進(jìn)行調(diào)整。
[0016] 采用了本發(fā)明的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法的技術(shù)方案，包括下列步 驟:步驟1:計算風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P;步驟2:通過步驟1得到風(fēng)電場輸出功率的數(shù) 學(xué)期望P，計算風(fēng)電場平均功率水平P，找出與風(fēng)電場平均功率水平P對應(yīng)的風(fēng)速值VI，風(fēng)電 場平均功率水平P的計算公式為:P = pM;其中M為風(fēng)電場的額定輸出；步驟3, W風(fēng)速值Vi為 基準(zhǔn)，如果風(fēng)速值大于VI，則風(fēng)電場按風(fēng)速值Vl對應(yīng)的有功功率輸出，將超出部分的能量用 儲能設(shè)備存儲起來，如果風(fēng)速值小于VI，風(fēng)電場仍按風(fēng)速值Vi對應(yīng)的有功功率輸出，不足的 能量由所述儲能設(shè)備補足;步驟4:用公式E = P的十算儲能設(shè)備的額定容量E，其中H為啟動風(fēng) 速W下，期望風(fēng)電場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。其技術(shù)效果是:可W克服長補償和短補償 的缺陷，而體現(xiàn)出長補償和短補償?shù)膬?yōu)勢，保證儲能設(shè)備的額定容量最優(yōu)。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實 施例，進(jìn)行詳細(xì)地說明：
[0018] 本發(fā)明的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，可W克服長補償和短補償?shù)娜?陷，而體現(xiàn)出長補償和短補償?shù)膬?yōu)勢。
[0019] 本發(fā)明的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法屬于平臺控制，可W根據(jù)風(fēng)電場平 均功率水平、電力調(diào)度等要求確定，W風(fēng)電場風(fēng)速概率分布函數(shù)，W及風(fēng)電機組輸出功率的 特性函數(shù)為基礎(chǔ)，W確定風(fēng)電場長時間穩(wěn)定輸出所需要的最優(yōu)的儲能設(shè)備的額定容量，包 括下列步驟：
[0020] 步驟1:根據(jù)風(fēng)電場風(fēng)速概率分布函數(shù)和風(fēng)電機組輸出功率的特性函數(shù)計算風(fēng)電 場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P，其公式為：
[0021]
[0022] 其中f (V)為風(fēng)電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(v)為風(fēng)電場風(fēng)速概率分布函數(shù)，vin、 Vn和VDUt分別為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速。
[0023] 步驟2:通過步驟1得到風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P，計算風(fēng)電場平均功率水平P， 找出與風(fēng)電場平均功率水平P對應(yīng)的風(fēng)速值Vl。
[0024] 風(fēng)電場平均功率水平P的計算公式為：
[0025] P = pM；
[00%]其中M為風(fēng)電場的額定輸出。
[0027]步驟3, W風(fēng)速值Vi為基準(zhǔn)，如果風(fēng)速值大于VI，則風(fēng)電場按風(fēng)速值Vi對應(yīng)的有功功 率輸出，將超出部分的能量用儲能設(shè)備存儲起來，如果風(fēng)速值小于VI，風(fēng)電場仍按風(fēng)速值Vl 對應(yīng)的有功功率輸出，不足的能量由儲能設(shè)備補足。
[00%]步驟4:用公式E = PH計算儲能設(shè)備的額定容量E，其中H為啟動風(fēng)速W下期望風(fēng)電 場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。對儲能設(shè)備額定容量進(jìn)行取值時要考慮多方面的因素，主 要有氣象部口提供的較準(zhǔn)確的持續(xù)大風(fēng)或無風(fēng)小時數(shù)。即氣象部口預(yù)報數(shù)小時內(nèi)無風(fēng)的準(zhǔn) 確度遠(yuǎn)大于預(yù)報風(fēng)速的實時變化，建設(shè)風(fēng)電場所需承擔(dān)的儲能設(shè)備的成本，風(fēng)電場在電網(wǎng) 中的比重W及電網(wǎng)調(diào)頻能力等。
[0029] W東海風(fēng)電場為例，計算得到P = 0.6pu，表明運個102MW風(fēng)電場的平均功率水平P = 102 X0.6 = 61.2MW。調(diào)度中屯、可將風(fēng)電場看成一個裝機容量為61.2MW的發(fā)電廠。經(jīng)綜合 考慮后的H若取值化，則該風(fēng)電場應(yīng)該裝設(shè)的儲能設(shè)備的額定容量為61.2MWX化= 306MWh。
[0030] 按照上述儲能方式，從系統(tǒng)側(cè)看，風(fēng)電場處于降額發(fā)電的狀態(tài)，而實際上風(fēng)電場內(nèi) 部風(fēng)力發(fā)電機仍然是滿額發(fā)電，只是將60%的有功功率直接輸出，將多出部分的能量存儲 在儲能設(shè)備中，理想的情況是剩余容量值在0到額定容量之間來回波動。運說明儲能設(shè)備一 直處于充電和放電的動態(tài)過程中。如果剩余容量值持續(xù)為0或最大，則表述儲能設(shè)備的額定 容量不足或有風(fēng)能浪費。若預(yù)報持續(xù)多日風(fēng)速遠(yuǎn)超風(fēng)速值VI，儲能設(shè)備可能持續(xù)處于充滿 狀態(tài)，可調(diào)高風(fēng)電場平均功率水平P來避免風(fēng)資源的浪費。
[0031] 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，W上的實施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對W上所述實施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，包括下列步驟： 步驟1:計算風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P; 步驟2:通過步驟1得到風(fēng)電場輸出功率的數(shù)學(xué)期望P，計算風(fēng)電場平均功率水平P，找出 與風(fēng)電場平均功率水平P對應(yīng)的風(fēng)速值VI，風(fēng)電場平均功率水平P的計算公式為:P=pM; 其中Μ為風(fēng)電場的額定輸出； 步驟3，W風(fēng)速值VI為基準(zhǔn)，如果風(fēng)速值大于VI，則風(fēng)電場按風(fēng)速值VI對應(yīng)的有功功率輸 出，將超出部分的能量用儲能設(shè)備存儲起來，如果風(fēng)速值小于VI，風(fēng)電場仍按風(fēng)速值VI對應(yīng) 的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設(shè)備補足； 步驟4:用公式Ε = Κ1計算儲能設(shè)備的額定容量Ε，其中Η為啟動風(fēng)速W下，期望風(fēng)電場持 續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:計算風(fēng)電 場輸出功率的數(shù)學(xué)期望Ρ的公式為：其中f(V)為風(fēng)電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(V)為風(fēng)電場風(fēng)速概率分布函數(shù)，Vin、~和 Vnut分別為切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:對所述儲 能設(shè)備的額定容量進(jìn)行取值時，應(yīng)該使該儲能設(shè)備的剩余容量值在0到額定容量之間來回 波動。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:風(fēng)電場平 均功率水平P可根據(jù)天氣預(yù)報進(jìn)行調(diào)整。
【文檔編號】H02J3/28GK105978005SQ201610443053
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】許唐云, 瞿海妮, 張鵬飛, 田英杰, 趙濤, 陸瑾, 黃卉, 李永, 吳晨, 詹皓, 王琦文, 劉小倩, 藍(lán)天
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司, 上海久隆企業(yè)管理咨詢有限公司