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【摘 要】本文对风电接纳能力的主要影响因素进行分析，主要为电源结构与调节能力、电网构架、电网运行水平等等，并构建最优潮流模型，对该模型进行求解，力求通过提高风电供电质量、增强系统稳定性、削峰填谷等方式，使电力系统的运行更加稳定，电网经济性得到显著提升。
【关键词】电力系统;风电接纳能力;储能优化
引言：在社会经济飞速发展之下，对电能的需求逐渐增加，风电具有波动性、间歇性等特点，在运行中受诸多因素影响，很可能对电力系统正常运行产生不良影响。为了确保电能的稳定性，使人们生产生活的用电需求得到充分满足，应做好储能优化配置工作，使电网的风电接纳能力得到显著提升。
1.风电接纳能力的主要影响因素
对风电接纳能力产生影响的因素众多，除了受风电自身因素影响之外，还受电网因素影响，主要包括以下内容。
1.1电源结构与调节能力
风电具有随机性、间歇性、反调峰特性，将其与电网相连接后，需要使用其他电源与之配合，使负荷处于平衡状态。但是，在风电资源丰富的地区，电源结构主要为火电，供热机组占有较大比例，缺乏抽水蓄能电站的支持，风电装机的数量大多与水电持平，但火电机组的调节能力较弱，此种电源结构不利于大规模风电的接入。因此，电力系统的运行受电源结构、调节能力的影响较大。
1.2电网构架
风能丰富之地一般与负荷中心存在一定距离，风电无法就地被消纳，需要借助输电网进行远距离传输后，才可传输到负荷中心。在远距离传输过程中，很可能导致线路压降增加，输送端系统电压稳定裕度较低，对风电的接纳能力产生抑制。另外，部分线路的输电能力较弱，常常导致风电“窝电”情况产生。
1.3电网运行水平
对于风电并网来说，当容量较小时，电网在运行过程中无需借助风电力量，只需借助电源调节即可实现电力平衡;当容量增加时，可通过提升电网运行能力的方式，完成风电接纳，例如采用优化调度技术、智能电网技术、功率预测技术等等，可见电网的运行水平同样会对风电接纳能力产生影响[1]。
2.最优潮流基础上储能系统容量优化配置
2.1最优潮流模型構建
在电网结构参数与负荷给定的基础上，构建最优潮流模型，使指定约束条件得到满足，即：一是发电厂投入机组的数量已知，不解决开停问题;二是机组输出功率已知，由厂家经济调度来明确;三是电网结构已知，与接线方式无关，无需考虑网络重构问题。由此，可构建最优潮流模型的有功和无功函数，其中有功费用为：
储能系统中的无功费用可用目标函数表示为：
式中，Pc代表的是储能有功出力;Qc代表的是储能无功出力;a0—a2代表的是有功成本耗量系数;b0—b2代表的是无功成本耗量系数。成本耗费曲线不但与最优解相关，还对求解方式有所制约，当储能耗费多项式的次数超过3时，目标函数为非凸性，增加了OPF收敛难度。
为了达到电压偏差最小的目标，应对电压的偏差数值进行计算，公式为：
式中，Ui代表的是节点电压幅值; 代表的是电压目标值，二者之间的差值即为电压偏差;n代表的是节点的数量[2]。
2.2最优潮流模型求解
对最优潮流进行求解的过程具有迭代性，存在收敛和不收敛的问题。对此，可采用内点算法，在可行域内部寻找最优解，并逐渐与之靠近，具有较强的收敛性，且收敛速度较快，在大规模电网优化计算中得到广泛应用。在采用内点法求解时，解始终为约束内点，并未具备明显的不等式约束过程，有效克服传统求解方法中对不等式约束集的确定。在最优潮流中约束条件较多，有时可能出现无解情况。在迭代不收敛的情况下，当出现无解时，需要对安全约束进行检查，找出其中的不合理性，例如电压与无功不等式约束的相应度等等，针对存在的问题进行改正;当计算方法不收敛时，很可能是给定初值缺乏合理性，也可能是存在越限情况，此时应对初始潮流进行调整。
2.3风电接纳能力提高方法
现阶段，根据电力系统的实际情况，可采用储能技术使风电接纳能力有所提升，主要措施如下：
（1）提高风电供电质量。飞轮、超导、超级电容等均具有ms级功率调节能力，可在较短的时间内与系统进行有功或者无功转变，使风电场中的输出功率的变化幅度降低，电网电压暂降、波动与闪变等电能质量问题得到有效缓解;
（2）增强系统稳定性。对于储能系统来说，可在有功和无功两种情况下使风电系统功率达到平衡状态，使系统稳定性得到显著提升。在风电机组中，低电压穿越与接纳能力之间存在紧密联系，在电网发生故障过程中可迅速吸收剩余能量，使机端、并网点电压得到有效控制，使风电机组免受电压、过电流的破坏，进而提高机组的低电压穿越能力;
（3）提高电网经济性。为了增强风电接纳能力，系统应增加备用容量，还应额外配备平衡稳定装置，减少系统运行的投入。储能系统与风电场运行情况相结合，即可在很大程度上使此代价降低，接纳能力提高，实现电网与风电场互利双赢的目标;
（4）削峰填谷。该技术能够使电网的日负荷率得以提升，使发电设备使用效率更高，有助于系统稳定运行。在电力生产过程中，无论是输电、发电或者配电等等，均要在较短的时间内完成，这将需要确保发电、供电、配电相一致。电力需求的变化性较大，受昼夜、季节等因素的影响，要想使多个时段的运行需求得到满足，在储能技术未合理应用时，很难达到这一目标。在储能技术应用背景下，可使可再生资源、分布式资源被广泛应用，根据市场平均需求促进电力系统发电，在低谷阶段，将电能存储起来，为高峰时期电能转换提供支持，使用户需求得到充分满足，还可有效降低成本，使企业的经济效益得到显著提升，促进电力系统的安全稳定运行[3]。
结论：综上所述，现阶段，电力储能技术逐渐朝着高效化、经济化、高密度化等方向发展。在电力系统应用中，应采用提高风电供电质量、增强系统稳定性、削峰填谷等多种方式，使系统实现安全稳定的运行。
参考文献：
[1]李卓阳.提升电力系统中风电接纳能力的储能研究[J].电子技术与软件工程，2018（14）：170-170.
[2]黄英，刘宝柱，王坤宇，等.考虑风电接纳能力的储输联合规划[J].电网技术，2018（5）：1480-1487.
[3]张雪莉.提高电力系统风电接纳能力的储能优化配置研究[D].华北电力大学，2017.
（作者单位：黑龙江龙源新能源发展有限公司）
【关键词】电力系统;风电接纳能力;储能优化
引言：在社会经济飞速发展之下，对电能的需求逐渐增加，风电具有波动性、间歇性等特点，在运行中受诸多因素影响，很可能对电力系统正常运行产生不良影响。为了确保电能的稳定性，使人们生产生活的用电需求得到充分满足，应做好储能优化配置工作，使电网的风电接纳能力得到显著提升。
1.风电接纳能力的主要影响因素
对风电接纳能力产生影响的因素众多，除了受风电自身因素影响之外，还受电网因素影响，主要包括以下内容。
1.1电源结构与调节能力
风电具有随机性、间歇性、反调峰特性，将其与电网相连接后，需要使用其他电源与之配合，使负荷处于平衡状态。但是，在风电资源丰富的地区，电源结构主要为火电，供热机组占有较大比例，缺乏抽水蓄能电站的支持，风电装机的数量大多与水电持平，但火电机组的调节能力较弱，此种电源结构不利于大规模风电的接入。因此，电力系统的运行受电源结构、调节能力的影响较大。
1.2电网构架
风能丰富之地一般与负荷中心存在一定距离，风电无法就地被消纳，需要借助输电网进行远距离传输后，才可传输到负荷中心。在远距离传输过程中，很可能导致线路压降增加，输送端系统电压稳定裕度较低，对风电的接纳能力产生抑制。另外，部分线路的输电能力较弱，常常导致风电“窝电”情况产生。
1.3电网运行水平
对于风电并网来说，当容量较小时，电网在运行过程中无需借助风电力量，只需借助电源调节即可实现电力平衡;当容量增加时，可通过提升电网运行能力的方式，完成风电接纳，例如采用优化调度技术、智能电网技术、功率预测技术等等，可见电网的运行水平同样会对风电接纳能力产生影响[1]。
2.最优潮流基础上储能系统容量优化配置
2.1最优潮流模型構建
在电网结构参数与负荷给定的基础上，构建最优潮流模型，使指定约束条件得到满足，即：一是发电厂投入机组的数量已知，不解决开停问题;二是机组输出功率已知，由厂家经济调度来明确;三是电网结构已知，与接线方式无关，无需考虑网络重构问题。由此，可构建最优潮流模型的有功和无功函数，其中有功费用为：
储能系统中的无功费用可用目标函数表示为：
式中，Pc代表的是储能有功出力;Qc代表的是储能无功出力;a0—a2代表的是有功成本耗量系数;b0—b2代表的是无功成本耗量系数。成本耗费曲线不但与最优解相关，还对求解方式有所制约，当储能耗费多项式的次数超过3时，目标函数为非凸性，增加了OPF收敛难度。
为了达到电压偏差最小的目标，应对电压的偏差数值进行计算，公式为：
式中，Ui代表的是节点电压幅值; 代表的是电压目标值，二者之间的差值即为电压偏差;n代表的是节点的数量[2]。
2.2最优潮流模型求解
对最优潮流进行求解的过程具有迭代性，存在收敛和不收敛的问题。对此，可采用内点算法，在可行域内部寻找最优解，并逐渐与之靠近，具有较强的收敛性，且收敛速度较快，在大规模电网优化计算中得到广泛应用。在采用内点法求解时，解始终为约束内点，并未具备明显的不等式约束过程，有效克服传统求解方法中对不等式约束集的确定。在最优潮流中约束条件较多，有时可能出现无解情况。在迭代不收敛的情况下，当出现无解时，需要对安全约束进行检查，找出其中的不合理性，例如电压与无功不等式约束的相应度等等，针对存在的问题进行改正;当计算方法不收敛时，很可能是给定初值缺乏合理性，也可能是存在越限情况，此时应对初始潮流进行调整。
2.3风电接纳能力提高方法
现阶段，根据电力系统的实际情况，可采用储能技术使风电接纳能力有所提升，主要措施如下：
（1）提高风电供电质量。飞轮、超导、超级电容等均具有ms级功率调节能力，可在较短的时间内与系统进行有功或者无功转变，使风电场中的输出功率的变化幅度降低，电网电压暂降、波动与闪变等电能质量问题得到有效缓解;
（2）增强系统稳定性。对于储能系统来说，可在有功和无功两种情况下使风电系统功率达到平衡状态，使系统稳定性得到显著提升。在风电机组中，低电压穿越与接纳能力之间存在紧密联系，在电网发生故障过程中可迅速吸收剩余能量，使机端、并网点电压得到有效控制，使风电机组免受电压、过电流的破坏，进而提高机组的低电压穿越能力;
（3）提高电网经济性。为了增强风电接纳能力，系统应增加备用容量，还应额外配备平衡稳定装置，减少系统运行的投入。储能系统与风电场运行情况相结合，即可在很大程度上使此代价降低，接纳能力提高，实现电网与风电场互利双赢的目标;
（4）削峰填谷。该技术能够使电网的日负荷率得以提升，使发电设备使用效率更高，有助于系统稳定运行。在电力生产过程中，无论是输电、发电或者配电等等，均要在较短的时间内完成，这将需要确保发电、供电、配电相一致。电力需求的变化性较大，受昼夜、季节等因素的影响，要想使多个时段的运行需求得到满足，在储能技术未合理应用时，很难达到这一目标。在储能技术应用背景下，可使可再生资源、分布式资源被广泛应用，根据市场平均需求促进电力系统发电，在低谷阶段，将电能存储起来，为高峰时期电能转换提供支持，使用户需求得到充分满足，还可有效降低成本，使企业的经济效益得到显著提升，促进电力系统的安全稳定运行[3]。
结论：综上所述，现阶段，电力储能技术逐渐朝着高效化、经济化、高密度化等方向发展。在电力系统应用中，应采用提高风电供电质量、增强系统稳定性、削峰填谷等多种方式，使系统实现安全稳定的运行。
参考文献：
[1]李卓阳.提升电力系统中风电接纳能力的储能研究[J].电子技术与软件工程，2018（14）：170-170.
[2]黄英，刘宝柱，王坤宇，等.考虑风电接纳能力的储输联合规划[J].电网技术，2018（5）：1480-1487.
[3]张雪莉.提高电力系统风电接纳能力的储能优化配置研究[D].华北电力大学，2017.
（作者单位：黑龙江龙源新能源发展有限公司）