在新能源电站内配置储能,提升新能源的可调可控性是储能在新能源侧应用研究最多的一个技术方向,一般以新能源电站效益最大化为目标,综合考虑储能应用的技术效果与经济收益。
1.3 提升新能源电站的置信容量
国内外学者采用置信容量来评价新能源发电对系统容量充裕度的贡献[47-48]。目前中国新能源发展的重大问题在于,新能源仅作为能够提供一定电量价值的替补能源,如何评估新能源的容量价值以及提高其在电网中电力平衡方面的作用是新能源发展突破瓶颈的关键[49]。而在新能源电站内合理配置储能系统,可有效提升“新能源+储能”的置信容量。
在Wisconsin东南部电网,通过为100 MW光伏电站配置35 MW/100 MW·h储能系统,将光伏电站在夏季的有效负荷承载能力由49%提升至65%[50],证明了储能在改善光伏电站置信容量方面的技术有效性。文献[51]以提升风电场置信容量为例,通过后验式置信容量评估方法,就不同容量储能对风电系统置信容量的提升效果进行灵敏度分析,从而给决策者提供储能配置依据。文献[49]采用类似方法,通过调整储能配置容量,对风储系统的置信容量进行评估,通过试数法找到合理的储能配置方案。文献[52-53]以满足电力平衡需求为目标,确定所需风光储发电系统的整体置信容量与常规机组容量,计及自然资源的随机波动,并考虑常规机组的随机停运,借助蒙特卡罗仿真计算达到等置信容量所需的风光储机组组合,并通过风光储容量优化模型,选出使全生命周期总投资成本最优的风、光、储容量配置。
1.4 提升新能源电站的主动支撑电网能力
随着低惯量、弱支撑的新能源机组在电网中的比例不断增加,系统转动惯量大幅降低,关键运行指标(频率、电压)的支撑和调节能力逐步下降,系统安全稳定运行面临巨大风险。文献[54-56]研究了参与系统惯量支撑的储能容量配置问题。文献[54]提出可参考系统频率变化时转子能量的变化情况配置储能。文献[55]以使风电场具备类似于传统机组的惯量支撑能力为目标,提出基于非参数核密度估计的储能容量配置方法。文献[56]提出了基于简化的系统频率响应模型的储能容量优化计算方法。文献[57-58]研究了参与系统惯量支撑和一次调频的储能容量配置问题。文献[57]提出依据系统理想动态频率特性,例如惯量系数、下垂系数等配置储能的方法。文献[58]提出一种根据新能源电站历史输出功率数据,通过设置置信水平确定储能容量的方法。储能系统在提升新能源主动支撑电网能力方面的研究主要集中在参与惯量支撑和一次调频。因为储能不是实现新能源电站主动支撑电网能力的唯一手段,所以技术效果和经济性均是储能配置需着重考虑的因素。