近年來,我國(guó)新能源發(fā)展趨勢(shì)越來越快速。以風(fēng)電為例,2020年上半年,全國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量632萬kW,截止2020年6月底,累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到2.17億kW,并且全國(guó)棄風(fēng)電量及棄風(fēng)率實(shí)現(xiàn)“雙降”,但部分地區(qū)棄風(fēng)情況仍較為明顯,風(fēng)電的反調(diào)峰特性提高了電網(wǎng)峰谷差,給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來困難。
為緩解上述矛盾,需展開火電機(jī)組深度調(diào)峰,但深度調(diào)峰會(huì)增加機(jī)組運(yùn)行成本,如何平衡經(jīng)濟(jì)性與調(diào)峰性能的關(guān)系是決定機(jī)組運(yùn)行的關(guān)鍵因素。而儲(chǔ)能技術(shù)具有較快的響應(yīng)速度,能夠優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),增加系統(tǒng)調(diào)峰容量,儲(chǔ)能輔助火電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰可以改善電網(wǎng)調(diào)峰壓力,減少風(fēng)電高滲透地區(qū)棄風(fēng)產(chǎn)生。但儲(chǔ)能技術(shù)的高成本是影響其發(fā)展的關(guān)鍵因素之一,因此如何確定合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方案,使其保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)又具有較好的調(diào)峰效果是目前研究的熱點(diǎn)。
針對(duì)火電為主東北地區(qū)風(fēng)電高滲透電網(wǎng)的調(diào)峰問題,東北電力大學(xué)等單位的科研人員提出一種參與電網(wǎng)調(diào)峰的儲(chǔ)能雙層優(yōu)化配置策略,并對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。
本方案外層模型為優(yōu)化配置模型,以儲(chǔ)能系統(tǒng)凈收益、火電機(jī)組出力標(biāo)準(zhǔn)差改善量以及新增風(fēng)電接納量指標(biāo)構(gòu)成多因素優(yōu)化模型,采用迭代計(jì)算的方法得到配置備選集內(nèi)所有方案的多因素指標(biāo),選取最優(yōu)值作為兼顧技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置結(jié)果。
圖1 儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)峰配置方案模型結(jié)構(gòu)
外層模型各指標(biāo)依靠?jī)?nèi)層模型輸出參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,內(nèi)層模型為優(yōu)化調(diào)度模型,綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行成本、火電機(jī)組運(yùn)行成本以及棄風(fēng)懲罰成本,以系統(tǒng)調(diào)峰運(yùn)行成本最小為目標(biāo),優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)電接納量,并得到儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率及火電機(jī)組出力。最后,基于某局部電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),科研人員驗(yàn)證了配置方案的有效性,并對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。
他們得到的主要結(jié)論如下:
1)以配置200MW/800MW?h磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例,本調(diào)度策略可以降低62.90%的棄風(fēng)功率,降低347.47萬元系統(tǒng)總調(diào)峰運(yùn)行成本。
2)在負(fù)荷功率水平為2800MW左右,風(fēng)電滲透率約40%的電網(wǎng)中,磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)最優(yōu)配置結(jié)果為170MW/630MW?h,全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)最優(yōu)配置結(jié)果為170MW/520MW?h。
3)在優(yōu)化配置結(jié)果的前提下,當(dāng)補(bǔ)償單價(jià)在0.46元/(kW?h),峰谷電價(jià)差為1.99元/(kW?h),容量?jī)r(jià)格為745元/(kW?h)時(shí),可使磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)平衡。
4)在優(yōu)化配置結(jié)果的前提下,當(dāng)補(bǔ)償單價(jià)在0.45元/(kW?h),峰谷電價(jià)差為2.29元/(kW?h)時(shí),可以使全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)平衡。
科研人員歸納了本研究工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):①提出綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)峰時(shí)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和技術(shù)性指標(biāo)的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置方案;②考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)加入后對(duì)常規(guī)電源運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響,以系統(tǒng)總調(diào)峰成本最低來優(yōu)化機(jī)組及儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài);③計(jì)及儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命評(píng)估儲(chǔ)能應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性,從多角度系統(tǒng)分析影響其經(jīng)濟(jì)性的主要因素。
另外,他們也表示,由于本研究對(duì)象針對(duì)東北電網(wǎng),傳統(tǒng)電源中主要計(jì)及火電機(jī)組,對(duì)于富含水電區(qū)域的可再生能源大規(guī)模接入帶來的調(diào)峰問題,容量配置模型的適應(yīng)性還有待進(jìn)一步研究。
本文編自2021年第19期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“參與調(diào)峰的儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方案及經(jīng)濟(jì)性分析”,作者為李軍徽、張嘉輝 等。