淺析儲能技術與新能源發電優化協調運行問題

李麗

摘要：儲能技術已經被大量的應用到新能源發電系統里，?特別是風力發電系統內。文章中就儲能技術與新能源發電優化協調運行作了初步的分析，闡述了新能源發電中混合儲能充放電優化策略。?對VRB?充放電策略、混合儲能裝置、?VRLA?充放電策略等多個方面做出描述，并就新能源發電中混合儲能容量配置優化策略。

關鍵詞：儲能技術;新能源發電;優化配置;操作

1新能源發電中混合儲能的充放電優化策略

1.1混合儲能裝置

混合儲能介質較為復雜，這在一定程度上提高了該裝置的充放電難度。因為裝置型號的不同，其在容量、成本、使用壽命方面必然存在差異。所以，如果要確保能夠達到這樣的配合效果，就要對其予以綜合分析。假設將經濟性問題也納入考慮范疇，可以經由減少容量等手段予以規避。能量型儲能介質的最突出的特征便是容量大，而且生產成本不高等，但充放電次數較多。對于功率性介質而言，耗能同比偏高。簡單說來，因各裝置優缺點不同，單獨使用顯然無法滿足需要。為了把其特性全面發揮，以便令其利用率有所提高，就需要設計出明確的充放電條件，研究混合裝置的充放電優化問題。

1.2VRB（全釩液流電池）充放電策略

VRB的根本特征在于成本多，而且容量不大，性價比并不突出。在一些極端的環境下，要引入減功率充放電策略，以便令該裝置的作用得到最大程度的發揮。需要額外關注的兩種較為特殊的情況為：首先，高頻偏移量大于0，VRB充電。其次，高頻偏移量小于0，VRB放電。前者條件下，若VRB的Soc（荷電狀態）>80%，需計算風功率。在這一時期，就VRB來說，要引入減功率充電策略。而在第二條件下，若VRB的Soc<30%，也需計算風功率，并進行VRB放電操作。這時，就VRB來說，要引入減功率放電策略。從上述情況來看，VRB的充放電策略是PB-d/c=min（KB·PB-dmax/cmax，ΔPH）及PA-d/c=min（PA-dmax/cmax，ΔPL+ΔPHKB·PB-dmax/cmax）。

其中：PB-d/c為VRB的充放電功率;PA-d/c為VRLA的充放電功率;PB-dmax/cmax為VRB的最大充放電功率;PA-dmax/cmax為VRLA的最大充放電功率;KB為功率縮減因子，其數值和VRB對應的SOC相關。以下各個指標的含義和這里相同。

1.3VRLA（密封式閥控鉛酸蓄電池）充放電策略

VRLA的特點為成本不高，容量相對較大，可進行多方向安裝。使用前，應選擇型號合適的VRLA電池。VRLA采取密封設計，不會泄露電解液，較為安全。而且其內部未添加酸液，所以對存放位置也沒有額外要求。如果VRLA內部氣壓高處標準，那么電池會主動泄氣。在循環使用的環境下，其壽命會明顯減少。所以就VRAL儲能設備，在特殊的環境下，便要引入減少充放電次數這一策略。在這里，也需從兩個角度予以分析。首先，判斷當前時刻功率偏移分量處于0以下，且當前時刻的前、后數值為異號。其次，如果低頻偏移量處于放電狀態，要計算之后的風功率。

從以上給出的兩大充放電策略來看，二者都存在優缺點。所以，應當在考慮裝置的物理特性之后，根據各自的特殊條件尋找優化的充放電策略。VRB電池的充放電條件是參照SOC進行確定的。若SOC>80%，VRB充電;SOC<30%，VRB放電。對于VRLA電池而言，也需參考時間閥值進行充放電判斷。

2新能源發電中混合儲能容量配置優化策略

2.1儲能容量作用

在將儲能裝置引入風力發電設備之后，能夠在一定程度上平抑風功率輸出。換言之，當風電并網后，電網所受到的沖擊比未引入儲能裝置前明顯低。業界研究發現，風電功率存在隨機波動的特點。但是，在引入儲能系統之后，輸出的風電功率卻得到有效平抑，且更為平滑。為了提高平抑的效果，通常需要提高儲能設備的容量。同時也必然要增加投資，提高建設難度。當然，也會產生其它問題。

2.2儲能裝置成本

只有從固有成本、懲罰與運行成本考量，才能夠得到更為優化的成本策略。比如，在確定了最優容量后，便需關注VRLA建設成本、VRB安裝成本。就儲能裝置來說，其運行成本可以通過下面的公式予以計算：

Cdeep=βAaA+βBaB及Cout=γA·bA+γB·bB。

其中：Cdeep為深度放電運行成本;bA、bB分別為VRLA和VRB在給定數據中的深度充電次數;βA?、βB分別為VRLA和VRB的深度放電運行成本系數

而缺額成本、棄風成本則是計算懲罰成本時所需考慮的關鍵指標。對于正在放電的儲能設備而言，當SOC處于最低水平時，顯然不能補充風電功率。此時，便涉及到缺額成本。對于正在充電的儲存裝置而言，當SOC處于最高水平時，顯然不具有繼續接收風電的能力。所以，會產生棄風成本。對上述各項成本進行綜合分析之后，最終列出了優化成本函數，也就是Cmin=min（Cin+Cdeep+Cout+CA-lack+CA-aban+CB-aban）。

其中，Cout為過度放電運行成本，Cin為固有成本，CA-lack、CA-aban都指代棄風成本。

2.3儲能約束條件

實際上在運行過程中，對比VRB，VRLA的容量會更大，而且只要投入較低的成本。所以，成本最低是計算的基本原則，也就是對比于VRB，VRLA的容量會更低。在整個計算過程中，要全面分析VRLA容量的最小限值、VRLA容量的最大限值、VRB容量的最小限值、VRB容量的最大限值等相關指標。從上面能夠得出，就儲能裝置的容量約束來說，其表達式為VAmin

3結語

生態建設已被納入國家建設總體布局，將對人類可持續發展產生重大影響。風力發電項目以風力為能源，具備可再生性，不會引起環境污染。為此，本文從多個角度探討了新能源發電與儲能裝置的優化問題。綜合上述來看，為了更好的使用新能源發電，相關人員要通過儲能技術達到預期效果。從上文給出的兩大充放電策略來看，二者優缺點并存。在尋找優化的充放電策略之前，應當考慮裝置的物理特性與特殊條件。通過這樣，便可以保持設計的安全性和經濟性。當然，從經濟性原則出發，本文也進行了成本分析。

參考文獻

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