作者： 李秀慧 崔炎
单位： 国网甘肃省电力公司
引用： 李秀慧 , 崔炎 . 考虑调峰调频需求的新能源电网储能优化配置 [J]. 储能科学与技术 ,2022,11(11):3594-3602.
DOI ： 10.19799/j.cnki.2095-
4239.2022.0331
1 储能与常规机组联合调峰-调频运行
1.1 典型日下调峰-调频运行模拟
1.2 调峰阶段运行
)、风光发电成本(
、
)以及弃风弃光惩罚(
)，如式(1)所示
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(4) |
为机组启动成本；
为机组开机动作变量；
、
、
为机组燃料成本系数；
为发电机功率；
、
分别为光伏和风电的发电成本；
、
分别为光伏和风电的并网功率；
为单位弃风光电量惩罚系数，
、
为风光理论最大可发电量。
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为节点集合；
为发电机-节点关联矩阵；
为储能-节点关联矩阵；
为新能源-节点关联矩阵；
、
为线路-节点关联矩阵；
为储能系统功率；
为日前负荷预测功率；
为线路潮流；
为线路集合；
为节点相角；
为线路电抗；
为线路最大传输功率；
为平衡节点的索引；
为机组启停状态变量；
、
分别为机组最小技术出力和额定功率；
为最小开机运行时间；
为最小关机停运时间；
和
分别为开、关机指令；
、
分别为最大向下、向上爬坡速率；
为储能电站集合；
为储能的能量状态；
为自损耗率；
、
分别为充、放能效率；
、
分别为实时充、放能功率；
为待配置的容量；
、
分别为荷电状态的下限和上限；
、
为充、放能状态；
、
、
分别为火电、光伏、风电生产单位电量对应排放的二氧化碳当量；
、
分别为光伏、风电出力；
为碳足迹上限值。
1.3 调频阶段运行
和容量费用
，以及联络线的偏差惩罚
。
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(28) |
为机组二次调频单位电量费用；
为机组的二次调频功率；
为机组二次调频单位容量费用；
为单位电量的惩罚系数；
为联络线功率偏差变量。
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(34) |
、
分别为AGC征用的机组备用容量；
、
为AGC征用的储能备用容量；
为储能二次调频的功率调整量；
为负荷日内功率波动量；
、
分别为风电和光伏的功率波动量；
为发电机组-区域Ⅰ关联集合；
为储能-区域Ⅰ关联集合。
2 储能电站容量配置双层优化
2.1 配置问题框架
2.2 储能配置模型
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(35) |
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(37) |
为典型日表征的天数；
、
分别为储能单位功率初始投资成本和单位容量初始投资成本；
为储能配置的额定功率；
为储能配置的额定容量；
为贴现率；
γ
B
为储能系统的使用寿命；
、
分别为储能系统单位功率年运维成本和单位容量年运维成本。
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(38) |
、
分别为储能系统可配置的最大功率、最大容量；
为最大投资规模。
2.3 问题求解
3 算例分析
3.1 算例条件
、
为0.95，
、
分别为0.1和0.9，其经济参数如表1所示。碳足迹约束中各能源类型的CO
2
当量值如表2所示。单位电量的惩罚系数
取100(p.u.,标幺值)。算例负荷、光伏、风电全年功率曲线如图5所示，通过对其进行聚类，得到3个典型日的功率时序曲线如图6所示，各典型日天数分别为135、128、102天。
表1 储能系统经济参数
表2 各能源类型CO 2 当量值
3.2 配置结果分析
，配置容量低
，储能年均成本低
，这是因为需要更大的储能功率参与系统调频响应。方案1由于配置的容量相较于方案2更低，且单位容量价格比单位功率价格更高，因此储能年均投资成本更低。方案1对比方案2和方案3大幅降低了系统的弃负荷成本，可见储能系统能有效消纳新能源，减少了弃风光成本。方案1的系统调峰成本相较于方案2和方案3分别下降了12%和18%，调频成本下降了91%，储能系统大幅降低了系统的调峰调频成本。综合以上所有成本，方案1的系统年均总成本比方案2低
，比方案3低
，储能系统参与双重应用场景比单一场景和无储能场景系统年总成本更低。
表3 3种方案配置结果对比
4 结论
第一作者： 李秀慧（1987—），女，学士，工程师，主要从事储能、电力系统规划研究，E-mail：；
通讯作者： 崔炎，工程师，主要从事储能、电力系统规划研究，E-mail：。
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