SSB蓄电池电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

SSB蓄电池电池储能技术在风电系统调峰优化中的应用

近年来，随着我国电池储能技术水平的提高，利用电池储能技术对风电并网进行优化，改善火电机组的运行条件，从而使系统的运行稳定性和经济性得到提升已成为必然的发展趋势。当电池储能参与含风电系统调峰和优化时，必须对储能系统的充放电状态进行调整，以缩小负荷峰谷差，使得系统受风电出力的影响变小，减少弃风造成的能量损耗。针对上述问题，许多研究人员对其做了较多的分析和探讨。

1概述

储能的形式很多，各种储能技术所利用的原理之间也存在很大差异。储能技术大致可分如下几类：电化学储能与物理储能，最常酬的是电磁繼，还有较少见的变相储能。电化学储能的形式中有最常见的蓄电池储能还有超级电容器储能。变相储能的典型方式是冰蓄冷储能。

2电池储能技术在风电系统中的应用

电池储能参与电网调峰作为实际应用中的重要方向，在应急电源向新能源并网、独立供电以及系统调峰多个领域均有应用，其中全钒液流电池储能技术在各地电力系统调峰应用较多。全钒液流电池具有使用寿命长、反应时间短、安全高效等特点。电池储能系统参与含风电系统的调峰，必须基于系统负荷和风电出力情况对能量进行储放，抑制风电并网带来的消极作用，使风电的利用达到最大化，从而减轻系统的调峰压力。一般来说，在储能容量没有达到一定规模前，电力储能系统会与其他能源进行结合，共同参与系统调峰。其调峰主要过程为：当电网负荷处于低谷，若风电出力是高峰状态，电池储能通过充电方式消除波谷；当电网负荷处于高峰，若风电出力是低谷状态，电池储能通过放电消除波峰。

3蓄电池储能技术

蓄电池储能的原理主要依靠的是化学反应。电池中主要发生的化学反应是氧化还原反应，蓄电池也是通过这种化学反应实现放电和充电。蓄电池储能系统比较复杂，由多个部分共同组成，通常情况下的组成部分有控制装置、电池等。另外，还需要一些适当的辅助设备。不同的蓄电池中使用的物质不同，按照其中化学物质对蓄电池进行分类，可以划分为锂离子电池、铅酸电池以及液流电池等。

（1）铅酸电池。铅酸电池的发展历史较长，技术也日趋成熟。市场上的铅酸电池主要以密封型产品为主，这种电池的优点是价格便宜、可靠性髙、电能密度适中，因此铅酸电池在电力系统中应用很广泛，但它在报废后难以进行无公害处理以及深度放电，这些问题制约了它的深层次开发与应用。

（2）镍氢电池。镍氢电池的特点是结构坚固、容量大、充放循环次数多，价格昂贵。这种电池也属于封闭免维护电池，不含有毒物质，不会在正常的使用过程中产生有害物质。

（3）锂离子电池。锂离子电池具有功率高、对环境影响小以及自放电小的特点，但锂离子电池系统很容易受工艺和环境温度等因素的影响，导致系统的寿命比单位电池短很多，因此锂离子电池的大规模集成比较困难，加上需要维护，限制了锂离子电池在电力系统中应用。

（4）钠硫电池。钠硫电池被普遍认为是最高效和最具有发展潜力的电力储能电池，日本已经成功开发出钠硫储能电池系统。日本也开始把钠硫电池应用在风力发电系统中，钠硫电池在风力发电中的主要任务就是稳定输出功率。在日本风力发电中应用钠硫电池，已经成为该国政府重点资助的发展项目，并且制定了进一步的发展计划。

4算例分析

4.1算例1

为验证上述所提模型和方法的合理性和有效性，本文首先结合10台火电机组、7台水电机组组成的2级梯级水电站和一个风电场进行测算分析。备用量化过程采用MATLAB编程实现，优化调度模型利用GAMS编程实现，并采用CPLEX软件包进行求解。

4.1.1备用需求的量化

根据风电出力和负荷各自的预测误差分布函数，采用拉丁超立方抽样法生成5000个样本场景。在此基础上，为平衡求解的精度与难度，将大量样本场景缩减为20个场景。筛选出各个场景下需要调用上备用和下备用时的时域信号，并对筛选后的时域信号分段进行频域变换。以第17时段所需的上备用为例，得到各场景在该时段的频谱。

基于频谱分析的结果，可以确定调度模型在不同场景的不同时段下，用于平抑风电出力与负荷预测误差所需的30s实时响应备用、AGC备用和10min旋转备用的值，即调频需求；以及下调备用、30min运行备用、60min运行备用和冷备用的值，即调峰需求。