风储系统参与多应用场景协同优化策略

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社会用能需求随着国民经济发展而不断提升,为了实现可持续发展,我国清洁能源发电比重不断上升。风、光等新能源发电出力具有随机性和波动性的特点,其大规模并网使得电力系统面临着巨大的挑战。我国20余个省已出台相关文件,新能源场站需要配置储能用于平抑新能源出力波动,但储能仅用于平抑波动将造成部分时段储能闲置,利用率较低,从而使得储能成本回收困难,抑制了新能源+储能并网模式的发展。充分利用并网风电场配置的储能,同时用于平抑波动、参与电力能量市场和辅助服务市场等多种场景,将可以提升电网的安全性和经济性。但由于各应用场景存在时空耦合,而储能受荷电状态等约束,亟需对风储系统参与多个应用领域的协同调度策略开展研究,充分发挥风储系统对电网的主动支撑作用,进一步提升电网对新能源的消纳能力。基于此背景,本文完成了如下工作:论文建立了基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)的风储系统综合效益评价指标。决策过程仅考虑单一指标难以满足投资者的需要,以风储预测准确率、收益、度电成本和旋转备用购买量作为风储优化指标;为充分反映投资主体对不同指标的关注程度差异,采用层次分析法建立基于投资者主观需求的判断矩阵,根据该矩阵确定风储系统综合效益评价指标,作为储能参与多场景的效能优劣评价。建立了储能同时参与能量市场和平抑风电波动优化的日前与日内两个阶段优化调度模型。日前根据风电预测功率及风电波动特性预留平抑波动所需功率,剩余储能功率根据历史电能量市场电价数据确定参与能量市场出力;日内优化分别采用基于SOC状态的储能平抑波动策略和基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的储能平抑波动滚动优化策略,并对参与能量市场的功率进行互动优化,以确定风储同时参与平抑波动和能量市场时的最优出力。提出了储能同时参与调频、调峰辅助服务和平抑风电波动多应用场景的功率分配策略。以储能参与不同应用场景的可用功率为决策变量;外层模型以AHP综合评价指标最优为决策目标,采用粒子群算法生成分配方案并寻优;内层构建了系统日前和日内优化调度模型,针对外层生成的分配方案,日前以风储系统收益最大化为目标,日内考虑储能和电网运行约束,采用MPC滚动优化方法模拟调度运行,并以调度结果确定风储系统综合效益评价指标,作为外层粒子群适应度函数,开展优化调度。最后,通过算例仿真分析,对比了储能参与不同应用场景时、不同优化调度策略的优劣。仿真结果表明,风储系统参与能量市场时,基于MPC滚动优化平抑波动策略平抑效果较优;储能参与调频、调峰辅助服务应用场景综合效益优于仅参与能量市场。本文提出的风储系统参与多应用领域的功率分配策略可有效实现各应用场景间的协同、提升储能的利用率,在提升风储系统对电网的支撑作用的同时,提升储能的经济效益,从而为风储系统调度运行策略制定提供依据和支撑。
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