中國儲能網(wǎng)訊：福州大學電氣工程與自動化學院、國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院的研究人員王燕彬、葉榮、林章歲、江岳文，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，風電的大規(guī)模開發(fā)利用有助于緩解能源緊缺問題，然而，風電出力的波動性大并且其能量密度低，在進行風電外送的出線容量規(guī)劃時，必須考慮風電功率整體波動特性的影響。
本文以平抑風電功率為目標，基于低通濾波原理，并利用儲能配置平抑風電功率輸出，在一定置信水平下，基于CVaR對風電場群外送輸電容量和儲能功率及容量配置進行優(yōu)化。
通過算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量上的投資，并且決策者可依據(jù)棄風電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對外送輸電容量和儲能功率及容量進行優(yōu)化配置。
環(huán)境污染和能源危機促進了可再生能源的大力發(fā)展，風力發(fā)電作為目前技術(shù)最成熟和效率最高的可再生能源發(fā)電形式，在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。大規(guī)模風電接入電網(wǎng)后可能會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓水平下降、線路傳輸功率超出熱極限、系統(tǒng)短路容量增加和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性改變等一系列問題風電因其本身的隨機波動性，給電網(wǎng)的規(guī)劃和運行帶來一系列影響。在對風電外送的輸電線容量進行規(guī)劃時，必須考慮風電功率整體波動特性的影響。
我國風資源具有較強的區(qū)域性，大都呈現(xiàn)出大規(guī)模集中開發(fā)的形式，風電消納的瓶頸主要體現(xiàn)在風電的波動性和隨機性對系統(tǒng)有功平衡的影響。隨著風電裝機容量的增加，風電最大輸出功率對總裝機容量的標幺值呈遞減趨勢，如果風電場群的外送輸電線容量按照風電場群的總裝機容量進行規(guī)劃，將會造成輸電線路的浪費，從而降低輸電系統(tǒng)的運行效益；而風電外送輸電容量配置過低，雖可以降低輸電投資成本，但可能在風電場群整體出力較大的部分時段上因輸電阻塞而造成棄風損失。
綜合考慮風電消納效益、高載能負荷調(diào)節(jié)成本和系統(tǒng)運行成本，建立以源荷協(xié)調(diào)運行效益最大化為目標的二層優(yōu)化模型，但未引入儲能提高對風電的消納。提出了一種風電與火電聯(lián)合發(fā)電的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然而，在風電場附近專門建設(shè)火電會提高投資成本。
根據(jù)節(jié)點電壓區(qū)間值預測風電機組并網(wǎng)運行后造成的電壓波動量，但是未對風電波動進行平抑。隨著風電場向風電場群的匯聚，其出力波動值相對于總裝機容量的標幺值呈遞減趨勢，如果分別給風電場配置儲能相比給匯聚后的出力配置儲能會更大，因此可以考慮從匯聚風電場群功率著手，實現(xiàn)多個風電場配合，可以在平抑風電輸出功率時，減少儲能充放電功率及容量配置。
利用儲能系統(tǒng)配合風電出力滿足輸電線路協(xié)議，在輸電線路容量不足時存儲受限棄風電量，在輸電容量充裕時進行合理釋放，提高風電的接納能力，但是該模型以輸電線路容量已知作為前提。從配電公司經(jīng)濟效益的角度，對儲能購電進行優(yōu)化，未考慮儲能長期優(yōu)化配置。
利用光伏出力和負荷的預測誤差，提出根據(jù)區(qū)間估計來進行儲能裝置容量的方法，然而該方法受限于長期預測誤差的準確度而只適用于儲能配置短期規(guī)劃。基于荷電狀態(tài)分級優(yōu)化，提出混合儲能風電功率的平抑方法，但未對儲能配置進行優(yōu)化?；诿商乜_法和場景削減技術(shù)，給出了混合系統(tǒng)日前和日內(nèi)的聯(lián)合生產(chǎn)計劃，并提供了風電和儲能在線的具體調(diào)度指令，但未從長期的儲能優(yōu)化配置的角度進行考慮。
基于儲能套利收入、政府電價補貼收入、減少電能轉(zhuǎn)運費、延緩電網(wǎng)升級和儲能全壽命周期成本，提出儲能配置模型，未考慮輸電阻塞和儲能充放電功率以及容量限制可能帶來的棄風損失。以系統(tǒng)凈收益最大為目標提出考慮儲能可變壽命特征的靜態(tài)容量規(guī)劃方法，但是未考慮風電波動率的并網(wǎng)要求。
綜合考慮建設(shè)成本、運行成本和懲罰成本，對風電場群的儲能充放電策略及容量配置進行優(yōu)化，但未考慮輸電線路阻塞可能帶來的棄風損失?；贑VaR原理對大規(guī)模風儲聯(lián)合系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用進行優(yōu)化，充分考慮了風電的不確定性可能帶來的棄風風險?；贑VaR原理，綜合考慮用電成本、儲能運行成本和平滑出力成本，對儲能配置進行優(yōu)化，但是未考慮輸電阻塞帶來的棄風損失。
在上述文獻研究的基礎(chǔ)上本文以實際風電場群出力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將各風電場的出力匯聚作為風電場群的總出力，利用儲能對風電場群的總出力進行平抑?；贑VaR合理配置外送輸電容量和儲能功率及容量，在一定置信水平下，使風電場輸出功率波動符合《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，提高風能利用率，減少風電功率的而波動。
通過算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量的投資，并且決策者可依據(jù)棄風電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，對外送輸電容量和儲能功率及容量進行優(yōu)化配置。
結(jié)論
本文基于風電場群“匯聚效應”，將各風電場的出力匯聚作為風電場群的總出力，利用儲能對風電場群的總出力進行平抑。在一定置信水平下，基于CVaR合理配置外送輸電容量和儲能功率及容量，主要研究結(jié)論如下：
（1）儲能與風電聯(lián)合外送，有效地平抑了風電功率波動，使風電場輸出功率波動符合《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，并且使得平抑后的風電功率最大值低于平抑前的風電功率，從而可以減少外送輸電線路的投資。
（2）外送輸電線路容量的置信度水平不宜取太小，否則會引起大量的棄風，原因在于經(jīng)過儲能充放電平抑后的風電功率已經(jīng)趨于平穩(wěn)，過低外送輸電容量將導致整體上的棄風。
（3）決策者可依據(jù)允許的棄風電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對外送輸電容量和儲能功率及容量進行選擇配置，對風電場的規(guī)劃與運行工作可以起到指導規(guī)范作用。
