计及多影响因素的发电侧混合储能系统容量配置方法及配置工具

doi:10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0065

摘要/Abstract

摘要：

储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源转变的关键技术，对提升清洁能源消纳，保障电力连续稳定输出，提升火电效率，保障电能质量具有突出作用，是实现多能协同、清洁低碳、安全高效能源体系的重要支撑。本工作主要聚焦新能源场站参与电网一次调频应用场景下的储能系统配置，综合考虑了不同储能系统技术出力特性、储能系统成本、储能系统使用寿命、储能系统经济性等诸多因素，并在考虑储能系统能量及功率平衡、储能荷电率限制、储能出力置信度等多约束目标的基础上，运用多时间尺度小波分析、储能容量迭代优化算法和雨流计数电池寿命预测等数值分析理论，开发出适用于新能源场站参与一次调频的混合储能系统配置方法，并基于MATLAB开发了储能配置专用计算工具。本工作通过一个400 MW风电场参与一次调频场景中储能的配置验证了所开发的混合储能配置方法及工具。

关键词: 储能, 混合储能, 配置计算方法

Abstract:

Energy storage (ES) is a key technology that promotes the transition of energy consumption from fossil fuels to renewable energy. ES plays an important role in improving the consumption rate of clean energy, ensuring a stable operation of the power system, improving the thermal power plant's efficiency, and enhancing its power quality. This study focuses on the ES system configuration for the primary frequency regulation of the renewable power plants. This paper thoroughly considers the output characteristics and costs of different ES technologies, life cycle of the ES system, related economic issues, and several other factors to develop a hybrid ES configuration strategy for the renewable power plants. Based on multi-constrained targets, including power and energy balance, state-of-charge limits, statistics of the ES output confidence level, etc., the numerical analysis theories, including the multi-time-scale wavelet analysis, ES capacity iterative optimization algorithm, and rain-flow counting battery life prediction model are used to develop the ES system configuration methods. Based on MATLAB, a dedicated calculation tool is developed. This paper verifies the developed hybrid ES configuration methods through a 400 MW wind farm participating in the primary frequency regulation.

Key words: energy storage, hybrid energy storage, configuration methods

中图分类号:

TM 92

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图/表 16

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参考文献 18

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参数	数值
混合储能系统寿命/年	10
锂电池循环使用次数	4500
参与调频收益/(元/MWh)	600
锂电池储能系统功率成本/(万元/MW)	50
锂电池储能系统容量成本/(万元/MWh)	120
锂电池储能系统功率运维成本/(万元/MW)	6
锂电池储能系统容量运维成本/(万元/MWh)	0.1
飞轮储能系统功率成本/(万元/MW)	80
飞轮储能系统容量成本/(万元/MWh)	240
飞轮储能系统功率运维成本/(万元/MW)	8
飞轮储能系统容量运维成本/(万元/MWh)	0.1

序号	锂电池功率/MW	锂电池容量/MWh	飞轮功率/MW	飞轮容量/MWh	总成本/亿元	总收入/亿元	寿命/年	IRR/%
1	27.44	37.0	12.56	45	1.61	2.01	10.69	3.53
2	28.44	40	11.56	42	1.57	1.94	10.31	3.57
3	30.94	47.0	9.06	35	1.49	1.77	9.41	2.95
4	35.94	66	4.06	18	1.31	1.50	8.01	3.03
5	38.94	79	1.06	5	1.17	1.35	7.17	3.92
6	39.94	84	0.06	2	1.15	1.31	6.98	2.46
7	40	87	0	0	1.11	1.3	6.96	3.9
8	0	0	40	84	2.08	1.96	10.5	负数

序号	锂电池功率 /MW	锂电池容量 /MWh	飞轮功率 /MW	飞轮容量 /MWh	总成本/亿元	总收入/亿元	寿命/年	IRR/%
1	27.44	37.0	12.56	45	1.61	2.01	10.69	3.53
2	28.44	40	11.56	42	1.57	1.94	10.31	3.57
3	30.94	47.0	9.06	35	2.13	1.88	10	负数
4	35.94	66	4.06	18	2.17	1.87	10	负数
5	38.94	79	1.06	5	2.19	1.88	10	负数
6	39.94	84	0.06	2	2.23	1.87	10	负数
7	40	87	0	0	2.22	1.86	10	负数
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