蓄电池储能系统优化风电机组出力波动
2025-02-06 20:26
No.1337157647908216832
技术概要
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本技术涉及电力系统和储能技术,旨在解决风电机组预测和优化后数据准确度低的问题,通过蓄电池储能系统配置方法来平抑风机出力波动。
背景技术
随着全球应对气候变化的持续推进,能源系统的低碳化转型成为各国实现可持续发展的重要途径。我国在“碳达峰”和“碳中和”战略目标的指导下,电力系统正快速推进以风能、太阳能为代表的可再生能源的大规模开发利用。风电作为清洁能源的重要组成部分,因其低碳、环保的特性受到广泛关注。然而,风电在实现大规模并网的过程中,由于其随机性、间歇性和波动性,给电网的稳定性和电能质量带来了严峻挑战。为确保风电安全、稳定地接入电网,亟需采取有效措施对风功率的波动进行平抑。 风电出力波动的主要原因在于风速的变化。风功率是风速的三次方函数,意味着风速的微小波动将导致风电功率的剧烈波动。这种波动性使得大规模风电并网后,电网的频率和电压稳定性受到严重影响,进而可能引发电力系统的不稳定甚至故障。为了避免这种情况,电力系统需要具备良好的调节能力,以应对风电功率的剧烈变化。因此,储能系统的引入为解决这一问题提供了可行的方案。通过在风电功率高峰期储存多余电能,低谷期释放电能,储能系统能够有效平抑风功率波动,提高风电并网的稳定性。 蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)作为电化学储能技术的代表,凭借其高能量密度、快速响应时间和灵活的调节能力,已经成为平抑风电波动的重要手段之一。BESS能够根据电网的需求,在毫秒级时间内快速响应风电功率的波动,并通过实时调节充放电状态,维持电网的功率平衡。这使得蓄电池储能系统在提高风电并网稳定性、减小风电波动性对电网的影响方面具有显著的优势。 短时间尺度的风功率波动频率较快但是幅值较小,需要储能快速响应、频繁地充放电,多采用功率密度大、可循环次数多的功率型储能进行平抑。崔林等人在文献《超导磁储能系统抑制风力发电功率波动的研究》中把风功率波动对电网的影响模拟成了一单机对无穷大系统的功率振荡,利用超导磁储能装置补偿风功率的作用相当于抑制无穷大系统功率振荡的能力。张步涵等人在文献《串并联型超级电容器储能系统在风力发电中的应用》中采用一种串并联型超级电容器储能系统平抑风力发电机组的有功功率波动,设计了一种有功功率控制器的控制信号,来平抑储能设备接入点的有功功率偏差。陈玉龙等人在文献《用于风电功率平抑的飞轮储能阵列功率协调控制策略》中把多个飞轮储能单元并联在交流母线上组成飞轮储能阵列,利用该储能阵列实时补偿风功率中的高频分量来抑制风电场输出功率的波动。 长时间尺度的风功率波动幅值大但是变化比较平缓,需要容量大、能量密度高的能量型储能进行平抑,多采用各种类型的电池储能。Sebastian.R等人在文献《EffectiveActive Power Control ofa High PenetrationWind Diesel System withaNi Cd Battery Energy Storage》中使用了镍铬蓄电池储能系统来平滑风力柴油混合动力系统的有功功率输出。李国杰等人在文献《钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究》中选择的是造价低、可100%深度放电的钒氧化还原液流电池储能,建立了钒液流电池充放电的数学模型。张新松等在文献《用于风功率波动平抑的储能运行策略对比分析》中针对电池储能系统平滑风电输出的研究,设计了三种电池储能运行策略,综合考虑平滑效果及平抑成本,确定最优运行策略。 综上所述蓄电池储能系统在风电并网中的应用,为解决风功率波动性问题提供了有效的技术手段。通过平抑风电功率的瞬时波动,BESS不仅提高了风电场的电能质量,还增强了电网的稳定性。在实际应用中,合理的储能容量配置和先进的控制策略是确保储能系统高效运行的关键。随着储能技术的不断发展和应用成本的下降,蓄电池储能系统将在未来新能源电力系统中发挥更重要的作用。 未来,随着智能电网和能源互联网技术的发展,蓄电池储能系统将与电网调度、风电功率预测等技术深度融合,实现对风电波动的更精确控制。同时,在降低储能系统成本、提高电池寿命和优化能量管理等方面的进一步研究,将为蓄电池储能技术在新能源电力系统中的广泛应用提供坚实的基础。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
赵波  张芳  张利  张宽  吴增屿  包旭弘
技术所属: 北京信息科技大学  中国电力科学研究院有限公司
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