一種風電儲能混合系統(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：計算風電場輸出功率的數(shù)學期望p；步驟2：通過步驟1得到風電場輸出功率的數(shù)學期望p，計算風電場平均功率水平P，找出與風電場平均功率水平P對應的風速值ν1，風電場平均功率水平P的計算公式為：P＝pM；其中M為風電場的額定輸出；步驟3，以風速值ν1為基準，如果風速值大于ν1，則風電場按風速值ν1對應的有功功率輸出，將超出部分的能量用儲能設備存儲起來，如果風速值小于ν1，風電場仍按風速值ν1對應的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設備補足；步驟4：用公式E＝PH計算儲能設備的額定容量E，其中H為啟動風速以下，期望風電場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。
【專利說明】
-種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明設及風電領域的一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。
【背景技術】
[0002] 采用長短補償運行模式的風電儲能混合系統(tǒng)，儲能電池的額定容量近似等于風電 場的出力，運是由于夜晚，儲能電池應能存儲全部的風力發(fā)電量。該模式需要花費較高的大 容量電池成本。
[0003] 應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，電力公司會要求風電并網(wǎng)滿足一定的條件。比如保持20分鐘 內風電出力波動不超過額定出力的10%。如果風電場的出力波動能夠保持在允許范圍內， 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)來達到平滑風電出力的目的。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，從而平滑風電出力。超級電容器 的循環(huán)壽命高達數(shù)百萬次，因此十分適用于風電運樣需要重復短時間充放電應用的場合。 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整。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種風電儲能混合系統(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 備的額定容量最優(yōu)。
[0005] 實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是：一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，包括下 列步驟：
[0006] 步驟1:計算風電場輸出功率的數(shù)學期望P;
[0007] 步驟2:通過步驟1得到風電場輸出功率的數(shù)學期望P，計算風電場平均功率水平P， 找出與風電場平均功率水平P對應的風速值VI，風電場平均功率水平P的計算公式為:P = pM;
[000引其中M為風電場的額定輸出；
[0009]步驟3, W風速值Vi為基準，如果風速值大于VI，則風電場按風速值Vi對應的有功功 率輸出，將超出部分的能量用儲能設備存儲起來，如果風速值小于VI，風電場仍按風速值Vl 對應的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設備補足；
[0010]步驟4:用公式E = PH計算儲能設備的額定容量E，其中H為啟動風速W下，期望風電 場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。
[0011] 進一步的，計算風電場輸出功率的數(shù)學期望P的公式為：
[0012]
[0013] 其中f (V)為風電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(v)為風電場風速概率分布函數(shù)，vin、 Vn和VDUt分別為切入風速、額定風速和切出風速。
[0014] 進一步的，對所述儲能設備的額定容量進行取值時，應該使該儲能設備的剩余容 量值在0到額定容量之間來回波動。
[0015] 進一步的，風電場平均功率水平P可根據(jù)天氣預報進行調整。
[0016] 采用了本發(fā)明的一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法的技術方案，包括下列步 驟:步驟1:計算風電場輸出功率的數(shù)學期望P;步驟2:通過步驟1得到風電場輸出功率的數(shù) 學期望P，計算風電場平均功率水平P，找出與風電場平均功率水平P對應的風速值VI，風電 場平均功率水平P的計算公式為:P = pM;其中M為風電場的額定輸出；步驟3, W風速值Vi為 基準，如果風速值大于VI，則風電場按風速值Vl對應的有功功率輸出，將超出部分的能量用 儲能設備存儲起來，如果風速值小于VI，風電場仍按風速值Vi對應的有功功率輸出，不足的 能量由所述儲能設備補足;步驟4:用公式E = P的十算儲能設備的額定容量E，其中H為啟動風 速W下，期望風電場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。其技術效果是: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)明的技術方案進行理解，下面通過具體地實 施例，進行詳細地說明：
[0018] 本發(fā)明的一種風電儲能混合系統(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)風電場平 均功率水平、電力調度等要求確定，W風電場風速概率分布函數(shù)，W及風電機組輸出功率的 特性函數(shù)為基礎，W確定風電場長時間穩(wěn)定輸出所需要的最優(yōu)的儲能設備的額定容量，包 括下列步驟：
[0020] 步驟1:根據(jù)風電場風速概率分布函數(shù)和風電機組輸出功率的特性函數(shù)計算風電 場輸出功率的數(shù)學期望P，其公式為：
[0021]
[0022] 其中f (V)為風電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(v)為風電場風速概率分布函數(shù)，vin、 Vn和VDUt分別為切入風速、額定風速和切出風速。
[0023] 步驟2:通過步驟1得到風電場輸出功率的數(shù)學期望P，計算風電場平均功率水平P， 找出與風電場平均功率水平P對應的風速值Vl。
[0024] 風電場平均功率水平P的計算公式為：
[0025] P = pM；
[00%]其中M為風電場的額定輸出。
[0027]步驟3, W風速值Vi為基準，如果風速值大于VI，則風電場按風速值Vi對應的有功功 率輸出，將超出部分的能量用儲能設備存儲起來，如果風速值小于VI，風電場仍按風速值Vl 對應的有功功率輸出，不足的能量由儲能設備補足。
[00%]步驟4:用公式E = PH計算儲能設備的額定容量E，其中H為啟動風速W下期望風電 場持續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。對儲能設備額定容量進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確的持續(xù)大風或無風小時數(shù)。即氣象部口預報數(shù)小時內無風的準 確度遠大于預報風速的實時變化，建設風電場所需承擔的儲能設備的成本，風電場在電網(wǎng) 中的比重W及電網(wǎng)調頻能力等。
[0029] W東海風電場為例，計算得到P = 0.6pu，表明運個102MW風電場的平均功率水平P = 102 X0.6 = 61.2MW。調度中屯、可將風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，則該風電場應該裝設的儲能設備的額定容量為61.2MWX化= 306MWh。
[0030] 按照上述儲能方式，從系統(tǒng)側看，風電場處于降額發(fā)電的狀態(tài)，而實際上風電場內 部風力發(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，則表述儲能設備的額定 容量不足或有風能浪費。若預報持續(xù)多日風速遠超風速值VI，儲能設備可能持續(xù)處于充滿 狀態(tài)，可調高風電場平均功率水平P來避免風資源的浪費。
[0031] 本技術領域中的普通技術人員應當認識到，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)明的實質精神范圍內，對W上所述實施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。
【主權項】
1. 一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，包括下列步驟： 步驟1:計算風電場輸出功率的數(shù)學期望P; 步驟2:通過步驟1得到風電場輸出功率的數(shù)學期望P，計算風電場平均功率水平P，找出 與風電場平均功率水平P對應的風速值VI，風電場平均功率水平P的計算公式為:P=pM; 其中Μ為風電場的額定輸出； 步驟3，W風速值VI為基準，如果風速值大于VI，則風電場按風速值VI對應的有功功率輸 出，將超出部分的能量用儲能設備存儲起來，如果風速值小于VI，風電場仍按風速值VI對應 的有功功率輸出，不足的能量由所述儲能設備補足； 步驟4:用公式Ε = Κ1計算儲能設備的額定容量Ε，其中Η為啟動風速W下，期望風電場持 續(xù)輸出有功功率的小時數(shù)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:計算風電 場輸出功率的數(shù)學期望Ρ的公式為：其中f(V)為風電機組輸出功率的特性函數(shù)，q(V)為風電場風速概率分布函數(shù)，Vin、~和 Vnut分別為切入風速、額定風速和切出風速。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:對所述儲 能設備的額定容量進行取值時，應該使該儲能設備的剩余容量值在0到額定容量之間來回 波動。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種風電儲能混合系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于:風電場平 均功率水平P可根據(jù)天氣預報進行調整。
【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