风电储能容量优化计算.doc

大型并网风电场储能容量优化方案
2012-08-1700:00HYPERLINK"http://www.ceeia.com/News_View.aspx?classId=34&newsid=38640"\o""\t"_blank"原文链接
为减少大型并网风电场输出功率不稳定给系统频率造成的较大影响，在Matlab平台中仿真了风电机组输出功率随风速变化的规律，以风电机组输出功率特性函数和风电场风速概率分布函数为基础，提出了一种计算大型风电系统长时间稳定输出所需储能容量的方法，并用实际风电场数据验证了该方法的有效性，以期为风电场设计提供决策参考。
0引言
HYPERLINK"http://search.10jqka.com.cn/stockpick/search?tid=stockpick&querytype=stock&w=%E9%A3%8E%E8%83%BD%E6%A6%82%E5%BF%B5%E8%B5%84%E9%87%91%E6%B5%81%E5%85%A5%E6%9C%80%E5%A4%9A%E7%9A%84%E8%82%A1%E7%A5%A8%E6%98%AF%E4%BB%80%E4%B9%88%EF%BC%9F&qs=snapshot&ts=1"\t"_blank"风能是一种清洁的可再生能源，HYPERLINK"http://search.10jqka.com.cn/stockpick/search?tid=stockpick&querytype=stock&w=%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E9%A3%8E%E5%8A%9B%E5%8F%91%E7%94%B5%E7%9B%B8%E5%85%B3%E4%B8%8A%E5%B8%82%E4%BC%81%E4%B8%9A&qs=snapshot&ts=1"\t"_blank"风力发电是风能利用的主要形式。风力发电作为一种特殊的电力，其原动力是风。自然界风的变化是很难预测的，风速和风向的变化影响着风力发电机的出力。风力发电机输出功率的不稳定性使风力发电具有许多不同于常规能源发电的特点。大规模风电场并网对系统稳定性[1-2]、电能质量[3-6]的影响不容忽视，如果这些问题得不到适当的处理，不仅会危及负荷端用电，甚至可能导致整个电网崩溃，而且会制约风能的利用，限制风电场的规模。
我国《可再生能源发展“十一五”规划》[7]指出，在“十一五”期间全国将重点建设约30个10万kW以上的大型发电场和5个百万kW级风电基地。大型风电并网将对电网运行的稳态频率产生一定影响。风电场优化输出[8]是保证电网频率稳定的重要技术问题。
文献[9]用飞轮储能系统来实现风电机输出功率补偿，具有储能密度大、充放电速度快且无环境污染的优点。
文献[10]仿真研究了串并联型超级电容器储能系统对平滑风力发电系统输出功率的影响，具有高功率密度、高充放电速度、控制简单、转换效率高、无污染等特点。
文献[11]研究了电池储能系统(batteryenergystoragesystem，BESS)在改善并网风电场电能质量方面的应用情况，具有快速的功率吞吐率和灵活的4象限调HYPERLINK"http://search.10jqka.com.cn/stockpick/search?tid=stockpick&querytype=stock&w=%E8%8A%82%E8%83%BD%E7%8E%AF%E4%BF%9D&qs=snapshot&ts=1"\t"_blank"节能力。
文献[12-14]对超导储能装置(superconductingmagneticenergystorage，SMES)在并网型风力发电系统中的应用作了深入研究，发现超导储能系统具有良好的动态特性、4象限运行能力和无损储能等优势。
储能技术在并网风电场中的应用已被广泛研究，相关学者正努力攻克大容量储能技术，并不断降低单位储能成本。目前，容量为5GW.h的SMES已通过可行性分析和技术论证[15]。不过，按现有的储能方式，即风力发电机始终以最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking，MPPT)方式运行，当负荷较轻(如夜间)时，部分电能被储存，当负荷重且遇到弱风时，储能设备中的能力被转换成电能进行补偿，这时因为电网负荷的波动特性往往并不与风电功率的波动特性一致，仍存在如何合理选取储能容量大小的问题。另一种办法是降额发电，即在正常情况下，风电场不按照最大功率点跟踪的方式运行，而是按最大功率的一定百分比发电，当风力下降或上升时，相应地提升或降低发电能力，以减缓发电量的随机波动。这种方法直接影响了风能利用的效率，大大降低了运营利润，且调节能力有限。
本文将以实际风电场风速概率密度曲线为基础，研究大型