浅析储能技术与新能源发电优化协调运行问题

李丽

摘要：储能技术已经被大量的应用到新能源发电系统里， 特别是风力发电系统内。文章中就储能技术与新能源发电优化协调运行作了初步的分析，阐述了新能源发电中混合储能充放电优化策略。 对VRB 充放电策略、混合储能装置、 VRLA 充放电策略等多个方面做出描述，并就新能源发电中混合储能容量配置优化策略。

关键词：储能技术;新能源发电;优化配置;操作

1新能源发电中混合储能的充放电优化策略

1.1混合储能装置

混合储能介质较为复杂，这在一定程度上提高了该装置的充放电难度。因为装置型号的不同，其在容量、成本、使用寿命方面必然存在差异。所以，如果要确保能够达到这样的配合效果，就要对其予以综合分析。假设将经济性问题也纳入考虑范畴，可以经由减少容量等手段予以规避。能量型储能介质的最突出的特征便是容量大，而且生产成本不高等，但充放电次数较多。对于功率性介质而言，耗能同比偏高。简单说来，因各装置优缺点不同，单独使用显然无法满足需要。为了把其特性全面发挥，以便令其利用率有所提高，就需要设计出明确的充放电条件，研究混合装置的充放电优化问题。

1.2VRB（全钒液流电池）充放电策略

VRB的根本特征在于成本多，而且容量不大，性价比并不突出。在一些极端的环境下，要引入减功率充放电策略，以便令该装置的作用得到最大程度的发挥。需要额外关注的两种较为特殊的情况为：首先，高频偏移量大于0，VRB充电。其次，高频偏移量小于0，VRB放电。前者条件下，若VRB的Soc（荷电状态）>80%，需计算风功率。在这一时期，就VRB来说，要引入减功率充电策略。而在第二条件下，若VRB的Soc<30%，也需计算风功率，并进行VRB放电操作。这时，就VRB来说，要引入减功率放电策略。从上述情况来看，VRB的充放电策略是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为VRB的充放电功率;PA-d/c为VRLA的充放电功率;PB-dmax/cmax为VRB的最大充放电功率;PA-dmax/cmax为VRLA的最大充放电功率;KB为功率缩减因子，其数值和VRB对应的SOC相关。以下各个指标的含义和这里相同。

1.3VRLA（密封式阀控铅酸蓄电池）充放电策略

VRLA的特点为成本不高，容量相对较大，可进行多方向安装。使用前，应选择型号合适的VRLA电池。VRLA采取密封设计，不会泄露电解液，较为安全。而且其内部未添加酸液，所以对存放位置也没有额外要求。如果VRLA内部气压高处标准，那么电池会主动泄气。在循环使用的环境下，其寿命会明显减少。所以就VRAL储能设备，在特殊的环境下，便要引入减少充放电次数这一策略。在這里，也需从两个角度予以分析。首先，判断当前时刻功率偏移分量处于0以下，且当前时刻的前、后数值为异号。其次，如果低频偏移量处于放电状态，要计算之后的风功率。

从以上给出的两大充放电策略来看，二者都存在优缺点。所以，应当在考虑装置的物理特性之后，根据各自的特殊条件寻找优化的充放电策略。VRB电池的充放电条件是参照SOC进行确定的。若SOC>80%，VRB充电;SOC<30%，VRB放电。对于VRLA电池而言，也需参考时间阀值进行充放电判断。

2新能源发电中混合储能容量配置优化策略

2.1储能容量作用

在将储能装置引入风力发电设备之后，能够在一定程度上平抑风功率输出。换言之，当风电并网后，电网所受到的冲击比未引入储能装置前明显低。业界研究发现，风电功率存在随机波动的特点。但是，在引入储能系统之后，输出的风电功率却得到有效平抑，且更为平滑。为了提高平抑的效果，通常需要提高储能设备的容量。同时也必然要增加投资，提高建设难度。当然，也会产生其它问题。

2.2储能装置成本

只有从固有成本、惩罚与运行成本考量，才能够得到更为优化的成本策略。比如，在确定了最优容量后，便需关注VRLA建设成本、VRB安装成本。就储能装置来说，其运行成本可以通过下面的公式予以计算：

Cdeep=βAaA+βBaB及Cout=γA·bA+γB·bB。

其中：Cdeep为深度放电运行成本;bA、bB分别为VRLA和VRB在给定数据中的深度充电次数;βA 、βB分别为VRLA和VRB的深度放电运行成本系数

而缺额成本、弃风成本则是计算惩罚成本时所需考虑的关键指标。对于正在放电的储能设备而言，当SOC处于最低水平时，显然不能补充风电功率。此时，便涉及到缺额成本。对于正在充电的储存装置而言，当SOC处于最高水平时，显然不具有继续接收风电的能力。所以，会产生弃风成本。对上述各项成本进行综合分析之后，最终列出了优化成本函数，也就是Cmin=min（Cin+Cdeep+Cout+CA-lack+CA-aban+CB-aban）。

其中，Cout为过度放电运行成本，Cin为固有成本，CA-lack、CA-aban都指代弃风成本。

2.3储能约束条件

实际上在运行过程中，对比VRB，VRLA的容量会更大，而且只要投入较低的成本。所以，成本最低是计算的基本原则，也就是对比于VRB，VRLA的容量会更低。在整个计算过程中，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关指标。从上面能够得出，就储能装置的容量约束来说，其表达式为VAmin

3结语

生态建设已被纳入国家建设总体布局，将对人类可持续发展产生重大影响。风力发电项目以风力为能源，具备可再生性，不会引起环境污染。为此，本文从多个角度探讨了新能源发电与储能装置的优化问题。综合上述来看，为了更好的使用新能源发电，相关人员要通过储能技术达到预期效果。从上文给出的两大充放电策略来看，二者优缺点并存。在寻找优化的充放电策略之前，应当考虑装置的物理特性与特殊条件。通过这样，便可以保持设计的安全性和经济性。当然，从经济性原则出发，本文也进行了成本分析。

参考文献

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