一种储能装置容量的计算方法
【专利摘要】本发明提供一种储能装置容量的计算方法，包括以下步骤：获取风电场的风能损失，包括可发电功率序列以及弃风序列；采集每年所需的储能充放容量序列与频次；计算储能装置的单位充放电能盈利；获取储能装置达到盈亏平衡点时的最低利用率；以及根据最低利用率计算储能装置的容量。本方法不限于储能装置的具体类型，也不限于风电场控制形式，也不限于风电场是否投入运行，具有普遍性。
【专利说明】一种储能装置容量的计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统新能源发电领域，尤其设计一种对于存在较高弃风损失的风电场用来计算储能装置合理容量的方法。
【背景技术】
[0002]风电场等以间歇式电源组成的电站的功率输出受风速等自然条件约束，具有很大随意性，而电力系统对风电的接纳能力受电力负荷峰谷规律和电网输送能力影响。当自然资源的波动超出电力系统的接纳能力时，风电场就不能按照最大可获得的资源情况足额并网发电，造成风能利用浪费。而利用能量型储能装置，则可将某些时段(如夜间负荷低谷时段)多余风电发电储存起来，在电力负荷供应紧张的时段释放出来，达到减少弃风损失、提高风电场利用效率的作用。
[0003]国家电监会2012年发布的《重点区域风电消纳监管报告》指出，2011年我国风电发展的主要地区——“三北”地区“弃风电量达123亿千瓦时，弃风率约16%，弃风电量对应电费损失约66亿元，折合火电(标)煤耗384万吨，折合C02减排量760万吨”。如果能够通过合理配备储能装置将这些清洁能源转移利用，其经济与环保综合效益是相当可观的。
[0004]然而由于储能装置的价格敏感性，规划设计风电-储能联合电站的一大难点在于如何计算合理储能装置容量，以保证联合电站的整体收益。现有方法多依赖对风电发电输出功率分布的某个概率密度函数假定。按这类假定，上一时刻的风速和下一时刻的风速之间相互独立，一方面忽略了风速序列内隐含的时序关系信息，使得计算所得能量型电池储能装置配备的容量偏小，实际应用中储能装置远远达不到预期的利用率，从而大大降低了联合电站的经济性；另一方面忽略了电池类储能装置的可用容量与充放深度之间联系，使得实际应用中储能装置的预期使用循环次数、收益状况均偏离规划。
【发明内容】
[0005]综上所述，确有必要提供一种能够优化储能装置利用率、改善风电-储能联合电站的经济效益的获取储能装置容量的方法。
[0006]一种储能装置容量的计算方法，包括以下步骤:获取可发电功率序列和弃风序列以得到风电场的风能损失；采集每年所需的储能充放容量序列与频次；计算储能装置的单位充放电能盈利；获取储能装置达到盈亏平衡点时的最低利用率；以及根据最低利用率计算储能装置的容量。
[0007]相对于现有技术，本发明利用包含时序信息的可发电功率有序序列，并考虑电池类储能设备循环寿命和单位充放电能成本，对风电场所需储能装置容量进行计算，提高了储能设备利用率，该方法易于操作、具有普适性，从整体上改善风电-储能联合电站的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】[0008]图1为本发明提供的获取储能装置容量的方法流程图。
【具体实施方式】[0009]下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
[0010]请参阅图1，图1为本发明提供的获取储能装置容量的方法流程图，包括以下步骤: 步骤S10，获取风电场的风能损失概况；
步骤S20，根据风能损失概括计算每年所需的储能装置充放容量序列与频次；
步骤S30，计算储能装置的单位充放电能盈利；
步骤S40，获取储能装置达到盈亏平衡点时的最低利用率；以及 步骤S50，获取储能装置的容量。
[0011]在步骤SlO中，所述风电场的风能损失概况可通过以下步骤得到:
步骤Sll，选定一个自然年作为研究水平年；
步骤S12，计算风电场在非限制出力状态下的一个自然年内可发电功率序列；
步骤S13，获得该风电场的年弃风序列；以及 步骤S14,统计该风电场的年风能损失。
[0012]在步骤SI I中，所述自然年的天数可为365天或366天。本实施例中，取自然年的天数为365天，折合8760小时。所选数据获取时间段不限于一个自然年，可以超过一年。
[0013]在步骤S12中，已经投入运行超过I年与尚未投入运行或投入运行未满一年的风电场，所述自然年内可发电功率的序列通过不同的方法获得。
[0014]对于已经投入运行超过I年的风电场，所述自然年内可发电功率的序列可通过以下方式获得:
步骤S121，计算每台风力发电机组上测风装置的风速测量值的小时均值，该小时均值为测风装置在连续一个小时内所有采样值的算术平均。
[0015]步骤S122，计算风电场整场的风速小时均值，该均值为风电场内所有风力发电机组所得的风速小时均值的算术平均值。
[0016]由于在一个自然年内共有8760小时，则对应得到风电场整场的8760个风速小时均值构成的序列(V1，V2，…，V8760J ；
步骤S123，得到风电场理论上一年可发电功率序列。
[0017]所述可发电功率序列{朽A2,…可通过以下公式计算:
Pi = Nw-J(Vi)J = 1,2,---,8760 (I)
其中，函数/(Vi)为风力发电机组的风速-输出功率关系函数，该曲线一般由风力发电机组生产厂家提供的曲线插值计算或查表得到，K为风电场的风机台数。
[0018]步骤S124，计算风电场实际上一年可发电功率序列{巧W2,…，朽爾)。
[0019]所述实际的一年可发电功率序列可通过以下公式计算:式中?1表示风电场的尾流效应系数，取值范围可为0.85、.9 ； }2表示风机可用率，范围为0.98^1.0，可根据风电场运行经验取值。
[0020]另外，对于尚未投运或投运时间不足I年的风电场，则所述自然年内可发电功率的序列可采用以下方法获得:
步骤S125，采集离目标风电场最近测风塔的风速测量历史数据，计算其小时均值，该均值为风速测量历史数据在连续一个小时内的算术平均；
步骤S122，计算风电场整场的风速小时均值，该均值为风电场内所有风力发电机组所得的风速小时均值的算术平均值；
步骤S123，得到风电场理论上一年可发电功率序列
【权利要求】
1.一种储能装置容量的计算方法，包括以下步骤: 获取风电场的可发电功率序列以及弃风序列以得到风能损失； 根据风能损失概况计算每年所需的储能充放容量序列与频次； 计算储能装置的单位充放电能盈利； 由单位充放电盈利获取储能装置达到盈亏平衡点时的最低利用率；以及 根据最低利用率计算储能装置的容量。
2.如权利要求1所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，风电场投入运行超过I年，所述风电场的风能损失概况通过以下步骤得到: 选定一个自然年作为研究水平年； 获得风电场在非限制出力状态下的一个自然年内可发电功率序列； 获得该风电场的年弃风序列；以及 统计该风电场的年风能损失。
3.如权利要求2所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，风电场的可发电功率序列通过以下方式获得: 获取每台风力发电机组上测风装置的风速测量值的小时均值； 计算风电场整场的风速小时均值，所述风速小时均值构成的序列为(W、vS爾); 获得风电场理论上一年可发电功率序列(朽.^:
4.如权利要求3为所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述年弃风序列通过以下方法获得: 获得一个自然年内风电场功率输出小时均值序列(Pt; 计算风电场在限制出力状态下的风能损失序列
5.如权利要求4所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述该风电场的年风能损失E通过以下公式统计得到:
6.如权利要求2所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，风电场投入运行不足I年，风电场的可发电功率序列通过以下方式获得: 采集离目标风电场最近测风塔的风速测量历史数据，计算其小时均值； 计算风电场整场的风速小时均值，所述风速小时均值构成的序列为h, V2，…,v8?60}； 获得风电场理论上一年可发电功率序列(巧2,-,P8mo): 六=Fw./(V七= 1,2,…,3760, 其中，函数/(%)为风力发电机组的风速-输出功率关系函数，W?.为风电场的风机台数； 计算风电场实际上一年可发电功率序列(Pi,:
7.如权利要求6所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述年弃风序列通过以下方法获得: 依照风电场并网传输功率上限，获得风电场功率输出小时均值序列(Ρ?^Ρ2Ρ."，Ρ.θ/?;以及 计算风电场在限制出力状态下的风能损失序列Ihp1M2,…Apsw3I:
8.如权利要求1所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述每年所需的储能充放电序列与频次通过以下方法计算: 对风能损失序列[?ψχΛ?^…JSp漏)中连续正数的子序列累加后得到所需的储能充放容量序列WiW2.…;以及设为中最大值，以为组距，统计各区间
9.如权利要求1所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述储能装置达到盈亏平衡点时最低利用率，以年最低标准充放次数A/；表征，所述最低标准充放次数A/；通过以下方式获取: 计算储能装置的单位千瓦时的年投资成本 其中，式中Cte为储能装置的单位千瓦时固定投资成本，M为储能装置的设计寿命年限，Cjsm为储能装置的单位千瓦时年维护成本；获得储能装置的最低标准充放次数
10.如权利要求1所述的储能装置容量的计算方法，其特征在于，所述储能装置容量通过以下方法获得: 计算一次深度为P的充放折算到标准冲放的等效次数.:~⑶， 其中，式中过狐为储能装置在80%充放深度下的设计充放次数，gm为储能装置在充放深度5下的设计充放次数； 根据等效次数获得储能装置的容量:
【文档编号】G06F19/00GK103488865SQ201310278746
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】乔颖, 徐飞, 鲁宗相, 刘少宇, 王伟 申请人:清华大学, 国家电网公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司