关于储能技术与新能源发电优化协调运行研究

廖锷

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014）

一、新能源发电中混合储能的充放电优化策略

（一）混合储能装置

相较于单一能源混合储能的能源充放电电能介质策略,混合储能能源充放电各种技术介质策略更加复杂。然而要追究其原因还是在于混合储电的能源充放电技术介质不同。而为了真正起到良好的混合储能投入利用率,就必须应首先着重进行混合储能能源综合投入利用率的考虑。相较而言,功率型混合储电的能源充放电技术介质一般认为具有储电使用寿命长、瞬时功率大的优势。并且如果从经济实惠的角度来看的话，可以降低其容量。对于能量型的储能来说，它具有造价很低的特点，所以应该适度的对其进行充放电策略，如果过于重复的充放电，则会产生不小的损失，这样一来其利用率就会大大升高，其特性也会大大得到体现。如果按照上述的情况来看，混合储能装置的充放电策略具有很大的探究意义，并且如果能够根据其充放电特性以及电压电流的临界值等，找到最优的充放电策略，则对于新能源发电中的储能技术有着极其重要的促进作用。其中,探析混合储能装置的构成,应包括磷酸铁锂电池和全钒液电池混合调节，且全钒液流电池为功率型VRB,磷酸铁锂电池的（简称LFP）。

（二）钒电池充放电策略

钒电池特点是容量小、造价高。其充电和放电的措施，根据的是高频偏移量与零的关系，大于零采取充电的方法，而小于零就采取放电的方法。钒电池充放电的策略主要从以下两个方面来进行，第一种情况是在高频偏移量比零大的时候，钒电池就是在充电，然而当。钒电池的电量大于百分之八十的时候，就应该对其功率进行计算了，计算出来的结果表现了钒电池保持充电的状态在何种范围之内。如此一来，钒电池再进行充电的时候就应该让其充电的功率降低，才可以保持最佳的充电状态。然而当钒电池高频偏移量比零小的时候钒电池就是在放电，当反电池的充电量小于百分之三十的时候，也要考虑其功率的计算了，这也就是说，计算钒电池在何种范围之下可以保持放电的状态，如此一来，应该对钒电池采取降低放电功率的办法。

（三）磷酸铁锂电池充放电策略

磷酸铁锂电池的全称磷酸铁锂锂离子电池。磷酸铁锂电池具有动力很强的特点，所以人们也把它称为磷酸铁锂动力电池。对其进行充电，务必要先进行恒流充电，再进行恒压充电。而进行恒压充电的时候电压建议三点六五伏，而进行恒流充电的时候，其电流建议零点三。也就是说如果其电压达到了三点六五伏。就把电压变成恒压，进行充电，当充电电流低于0.1C(或0.05C)时可以暂停充电，此时电池是保持电满的状态。然而当磷酸铁锂电池进行恒压充电的时候，也要注意电流的适当标准值，如果电压过高将产生很大损失，调整电压后，保证充电电流在0.5C 以下。同时磷酸铁锂电池在放电的时候，其最小的放电功率应该在0.5C，而最大的放电功率在10C，所以其放电的功率的临界值应该在0.5～10 之间。然而不管哪一种放电情况，都表明了它的放电过程要使电压保持稳定，只有在充电快结束的时候，其放电量可以达到800mah，且在其放电功率的临界值的区域内，电压也会产生相应的变化，最小在2.7 伏，最大在3.2 伏，所以磷酸铁锂电池具有很好的充电与放电的性能。

二、新能源发电中混合储能的容量配置优化策略

（一）储能容量作用

新能源发电中的储能容量有着极其重要的作用，就风力发电系统来看，要想让风电功率输出对电网的损失减小就务必要抑制风电功率输出，而以储能系统为基础，进行这一工作，可以对其起到很好的抑制作用。简而言之,在一个风电场中之所以需要加装储蓄蓄能系统,就是为了能够平抑随机温度波动功率起伏的整个风电系统功率,进而可以实现整个风电系统功率的平滑平抑输出。对于一台储能系统装置而言,该系统装置的功率平抑输出效果与该系统装置的发电容量大小呈现正或负相关性的关系。然而,在一个风电场中,对于两台风电机的功率平滑输出,储能系统装置若要同时取得较大的功率平抑输出效果,就应增大容量。同时相应投资也就加大。

（二）储能装置成本

由于大型风电场对风电设备功率波动输出能力有着较高平抑性的需求,加之对于大容量的大型储能风电装置建设有着更大的经济投资效益要求,其宏观经济指标与风电功率波动管理指标均可作为两个重要参量,将互相博弈。探析储能发电装置的运行成本,应分别包括固有运作成本、运行次数成本、惩罚次数成本。在固有运行成本中,应分别考虑VRB 与低于VRLA 的最优放电容量,并分别明确规定VRB 的基本安装运行成本与低于VRLA 的成本单位最优容量以及建设运行成本。在固有运行惩罚成本中,应分别考虑固定深度容积放电容量运行次数成本及固定深度容积充电运行次数、过度容积放电容量运行次数成本及过度容量充电运行次数的返回。由此可知,对于储能装置而言,其运行成本的计算公式,即为Cxw=B,a,+Bas及C=r,.b,s+7w-byo。在惩罚成本中,应从缺额成本、弃风成本等方面分析。所谓缺额成本,即是储能装置在放电时,一旦达到最小SOC 水平,就不能满足风电功率所期望的补充目标,进而造成的损失。所谓弃风成本,即是储能装置在充电时,一旦达到最大SOC 水平,就不能继续吸收风电,进而造成的损失。就其中的惩罚的成本来看，考虑两者的容量以及样本数等条件是必然的，这可以从很大程度上提高其计算的准确性，所以在进行数据采集的时候，应该秉持着认真与仔细的态度，不能马虎。而通过储能装置的相关的公式进行计算，得出以下公式,即为Cunn-min(C.+Csup+Cu+Ci.ms+C.owm+C.sabom)。

（三）储能约束条件

在以上两个函数式的求解中,应分别考虑两个约束控制条件,即为求解储能综合装置的系统容量控制约束及系统充放电时的功率控制约束。在求解储能综合装置中的容量控制约束中,不仅仅需要直接考虑储能综合储存功能装置容量,还应考虑储能装置之间的配比。在实际运行中,磷酸铁锂电池比钒电池的容量更大，然而其造价也更低。所以采取。计算成本的时候，应该选择造价更低、容量更低的 磷酸铁锂电池为首要。并且在实际计算的时候，应该考虑 磷酸铁锂电池与钒电池的最高和最低的限值范围。如此一来，针对储能装置的容量约束,其表达公式就可以知道了。在控制储能发电装置需要充放电的大功率控制约束中,对于需要充放电的大功率,储能发电装置一般应有最大功率值及最小值的功率约束。由此可知,针对储能装置的充放电功率约束,其表达公式就可以被计算出来了。由此可知,针对储能装置的SoC 约束,其表达公式为SOC.nn

三、储能技术的机遇和挑战

储能技术遇见的机遇和挑战可谓是非常之多，就例如风电机容量的增长情况。其实就目前而言，按照当前的发展趋势来看，海上的风电储能技术越来越被推崇，这就导致对风电机的存量资产的挑战越来越大。然而有挑战才会有进步，只有储能技术不断遇到挑战才能不断进步。

（一）经济性挑战

目前,由于大部分的规模储能技术,其在关键部件材料等性能方面的技术要求都比较高,初始项目投资额都较大,造成投资成本的差距高居不下,从能源经济性能的角度上来考虑,吸引力依然不强。一方面,在我国规模制定储能电价方面,我国的现有规模储能领域投资长期回报电价机制管理体系还未完全建立,建设规模储能基础设施的投资成本和储能运行管理经费在我国现有储能电价管理体系中还没有找到投资回报直接渠道,市场对于我国规模储备用能领域的长期投资回报积极性还未充分唤起。

（二）应用推广挑战

在目前面向企业规模化的储能动力发电技术产业中，重点发展服务领域,由于目前我国大型电力行业对储能发电技术产品尤其储能发电可靠性产品质量标准要求高,传统上至少保证产品质量需要5 年以上的实地检验产品储电可靠性储能检验测试和产品定型检验试用，并且一段时间之后才能通过。这些也是目前电力行业对于储能发电最低标准,产品数量不但规模庞大而且生产前期和产品定型试用测试工作周期长,同时,国内的大型商用风电等大型储能发电产业还普遍存在缺乏严格的应用储能技术行业标准和应用周期规范化储能经营长效管理,"倒逼"储能技术发电供应商主动进入选择模式。采用周期效益预测模式，储能技术和应用周期储能技术的经营长效机制还未完全基本建立,规模化的储能发电基础配套设施项目作为大面积财力投入推动应用的主要能源动仍然不足。

（三）规划引导挑战

一方面,主管部门对新能源储能技术不断进步以及有关现代储电功能在新能源产业健康发展的全过程及其中的一些重要认识仍然存在不足,储能发电装备制造行业未来五年发展规划战略实施的编制工作未能及时有效跟上储电功能产业链的健康发展;另一方面,对于如何正确选择适用的新能源储能技术、如何在构建现代储能电力系统中有效地进行储电功能规模化的综合应用、如何尽快启动建立储能行业综合评价评估机制等等，诸多储能方面的理论研究实践都存在问题,业界部分人士认为探究还不够清楚明确,没有基本梳理形成系统的储能政策实施预案,引导储能政策实施功能，还不够充分发挥出来。

四、结语

总而言之，想要新能源发电行业能够不落后于时代，并且在时代的快速发展中也得到稳步的发展，那么相关的研究人员，务必要在开发新能源储能技术的路程上不断前进。就目前来看，在新能源发电行业的储能技术中，对其充放电的策略以及容量的优化策略能够进行相应的优化，起着至关重要的作用。