/MW，裡电池储能系统单位容量的投资成本C。= 134. 4万元/MWh,裡电 池储能系统单位充/放功率的年运行维护成本Cm= 6. 4万元/MW.曰，裡电池寿命T=IOa; 阳化5] (4)储能系统协调风电场为电力系统提供一次调频备用满足电力系统要求的概率 为 99%。
[0056] 在上述计算条件下，应用本发明设及一种协调风电场参与电力系统一次调频的储 能配置方法的相关原理及计算结果说明如下：
[0057] 1.风电场提供一次调频备用的比例弃风法
[005引根据式（1)计算得到不同风速下风电场采用比例弃风法为电力系统提供一次调 频备用时产生的弃风容量P。。,,a)，其原理如图1所示。 阳059]Pcu" (t) = (I-Q)Pavali(t) (1) W60] 2.风电场有效备用容量的确定
[0061] 根据式（2)，可得不同调度周期内风电场提供的有效备用容量，其原理如图2所 /J、-O 阳0创RavallT=min(Pcurtailed[t。，t。巧])似
[0063] 3.风电场提供一次调频备用方法的评价指标
[0064] 根据上述数据及前提条件，当弃风比例系数a= 0. 2时，根据式（1)及式（3)计 算得到弃风利用率n=91.45%。
(3)
[0066] 4.储能系统的控制策略A确定的储能功率容量及能量容量
[0067]基于给定的风电数据及低频减载频率，根据式（4)，及图3所示原理，确定了采用 控制策略A所对应的储能系统的不同时刻的放电功率，一次调频备用满足电力系统要求的 概率为99%前提下采用概率统计分析结果分别见图4及图5,即储能系统的额定功率容量 为2. 4MW，额定能量容量为1. 25MWh。
[00側RavailT=maxin(Pcurtailed[t。，t。巧])(4)
[0069] 5.储能系统的控制策略B确定的储能功率容量及能量容量
[0070]基于给定的风电数据及低频减载频率，根据式巧），及图6所示原理，确定了采用 控制策略B所对应的储能系统的不同时刻的放电功率，一次调频备用满足电力系统要求的 概率为99%前提下采用概率统计分析结果分别见图7及图8,即储能系统的额定功率容量 为3. 5MW，额定能量容量为0. 37MWh。 .树'
[0071] 巧avail-r=IXrtaM(0 / " 口）
[0072] 6.储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定 阳073] 通过前述计算可知策略A对应的额定功率pAf。,。=2. 4MW，额定能量容量EAf。,。= 1. 25MWH，策略B对应的额定功率pBfgt。=3. 5MW，额定能量容量EBf。,。=0. 37MWH;
[0074] 结合给定前提条件及前述计算结果，通过式化)-式（9)确定对安装储能系统前后 采用A控制策略和B控制策略的风电场经济效益增加量FA= 444. 53万元，FB= 298. 98万 元，因fA〉fB即采用策略A时具有更好的经济效益，所W协调风电场为电力系统提供一次调 频备用的储能系统的配置为：额定功率Pf。,。= 5. 8MW，额定能量容量Ef。,。= 1. 74MWh。
[0079] 本发明实施例中的计算条件、图例、表等仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷 举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示， 不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
【主权项】
1. 一种协调风电场参与电力系统一次调频的储能配置方法，其特征在于：它包括以下 内容： 1) 风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法 风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法就是基于风电场最大有功出力，按 照一定的比例进行弃风，弃风容量为式（1)式中p_t(t)为弃风容量；α为弃风比例系数，a e (〇, 1)，α的具体取值取决与电力 系统调度部分对风电场下达的备用容量要求；Pavall(t)为瞬时最大可发电功率； 2) 风电场有效备用容量的确定 因由于风电功率具波动性，风电功率在调度周期T内也会随着风速的变化而不断变 化，由步骤1)可知，当弃风比例系数α为某一固定值、风电最大可发电功率发生变化时， 所产生的弃风容量也随之变化，为保证风电场能够在调度周期Τ内提供恒定的一次备用容 量，需要参考Τ时间内的最小弃风容量，即有效备用容量，则有效备用容量Ravall T为：式中 Pcurtai le d为弃风容量； 3) 风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标 由步骤2可知，采用比例弃风法得到的弃风电量的一部分并不能为电力系统提供一次 调频备用，所以定义这部分弃风电量为无用弃风电量E_ un_d，这部分风能无论对于电力系 统还是对于风电场都是一种能量的浪费，为了定量分析比例弃风法的能量浪费情况，定义 了弃风利用率η这一评价指标：式中E_a^代表总弃风电量，由弃风利用率的含义可知，对于比例弃风法弃风利用率 越高说明风能浪费越少，一次备用的效率越高； 4) 协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A 应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令周期T 内最大弃风容量为有效备用容量Ravall τ，即：式中P_talw为比例弃风法所产生的弃风容量； 当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功率PESS dls= Ravall T_P_allw由实际电力系统的运行原理可知，电力系统的一次调频备用只有在电力系 统发生较大功率或者频率波动时才被释放出来，所以在电力系统需要风电场提供一次调频 备用但是没有发生较大功率波动的调度周期内，风电场不需要释放一次调频备用，此时储 能系统的放电功率PESS dls= 〇 ; 5) 协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B 应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令周期T 内弃风容量的平均值作为有效备用容量Ravall τ，即：式中η为一个调度指令周期T内风电数据的点数，P_ta&d(i)表示第i个时刻对 应的弃风容量；当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功 率为 PeSS dis R avail T Pcurtailed (尺avail T ^ P curtai led)， 储Η K系统的充电功率为chEff - Pcurtailed Ravail T(Ravail P curtailed)， 6)储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定 结合高风电渗透率电力系统的一次调频需求场景，确定一年时间a内的需要储能系统 辅助风电场提供一次调频的调度时段，步骤4)和步骤5)提出的两种储能控制策略，确定时 长a内的两种控制策略的充放电功率；对分析时长a内的充放电功率进行统计学分析，考虑 储能系统的经济性，确定两种控制策略下的额定功率及P Brate;结合所确定的P Arate及 及储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的场景，确定两种控制策略下的对应的 额定能量容量EArate及EBrate; 考虑安装锂电池储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的综合效益最终从两种 控制策略中选择较优者对应的储能的容量配置作为本文的储能容量配置结果，安装储能系 统前后风电场的经济效益增加量Fx为：式中，fV为A或B策略下为因安装储能所减少的风电场弃风电量所产生的经济效益， f/和f，分别为A或B策略下储能系统的投资成本和运行维护成本，储能系统减少弃风电 量的经济效益为：式中，η为需要风电场提供一次调频备用的调度周期的个数，A或B策略 下第i个调度周期弃风电量减少量，Cw为风电上网电价； 储能系统投资成本f/为：式中，Cp为储能系统单位充/放功率的投资成本，为储能系统单位容量的投资成本， P\at# E \_分别为A或B策略下储能系统的额定功率及容量； 储能系统运行维护成本为(；为储能系统单位充/放功率的年运行维护成本，k为储能系统的寿命； 对安装储能系统前后采用A控制策略和B控制策略的风电场经济效益增加量FA和F B进行比较，选择效益较好者作为储能系统的控制策略，并将对应的储能系统的额定功率及 能量容量最为储能系统的最优配置。
【专利摘要】本发明是一种协调风电场参与电力系统一次调频的储能配置方法，其特点是：包括风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法、风电场有效备用容量的确定、风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B和储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定等内容：能够在提供相同的一次调频备用的前提下，减少弃风电量带来的风电场的经济损失，实现储能系统额定功率及能量容量的最优配置，做到效益最大化。具有方法科学合理，效果佳，适用性强等优点。
【IPC分类】H02J3/32, H02J3/24
【公开号】CN105337294
【申请号】CN201510694896
【发明人】李军徽, 冯喜超, 严干贵, 葛延峰, 金鹏
【申请人】国家电网公司, 东北电力大学, 国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月21日