1.5 提升区域电网的新能源并网/外送能力
文献[59]分析了新能源并网对系统调峰的影响,构建了协调风电有功功率与负荷波动的储能充放电控制策略,并在此基础上考虑风储合成出力指标,以储能容量最小为目标,构建了基于时序仿真原理的储能容量优化配置模型。文献[60]建立了双层网储联合规划模型,外层考虑系统稳定指标和运行指标,决策变量为储能的配置地点和最优配置功率,内层是考虑机组组合的输电网扩容模型。文献[61]采用双层决策模型,建立了储能提高区域电网风电接入的规划和运行优化模型,同时在规划和运行两个时间尺度下考虑储能优化的差异性。文献[62]充分考虑储能系统的运行特性,以线路、储能等效年投资成本、年弃风成本最小化为目标,面向提高风电接纳能力,建立了储能与输电网联合规划模型。文献[63]以储能辅助调峰为场景,提出兼顾经济性和灵活性的储能辅助调峰优化配置方法。
从以上文献可知,储能在新能源侧的配置技术研究,在纵向深度上涵盖保证机组不脱网-促进新能源友好并网-提升新能源主动支撑能力,呈现出随新能源占比增长,电网对新能源发电的技术要求不断演化,储能的应用功能逐步升级的发展趋势。
最早的应用场景,如提升新能源电站运行安全性、促进新能源并网等已较为成熟,储能配置方法已实现工程化应用,而后续出现的应用场景,还有待进一步深入研究,尤其是提升新能源电站的主动支撑电网能力,是伴随新能源从补充电源向主力电源过渡过程中发展起来的新的应用需求。
在不同场景下,储能的应用模式较多,还存在多个模式联合应用的情况,储能配置模型需要综合考虑技术性与经济性。技术性包括“新能源+储能”联合出力满足场景考核要求、储能系统连续可靠运行;经济性包括在全寿命周期时间尺度上的计算储能系统的投资成本与收益。
2 储能配置方法
2.1 配置模型
风光资源具有短时间尺度、日、季、年等不同时间尺度的波动性,均将影响新能源侧对于储能的功率支撑能力、容量支撑能力的需求。新能源侧储能配置需要兼顾单个或多个应用场景下的技术指标和经济指标,需要考虑新能源出力特征及时空互补特性,考虑不同储能技术的动态响应特性及互补特性,有的场景还需要涵盖新能源预测误差、调度计划不确定性等多重不确定因素。如何保证储能配置结果的工程适用性,是一个涵盖多时间尺度多目标多约束的复杂问题。
多种规划理论、方法被用于新能源领域的储能配置,目前主流的储能配置方法可分为基于时序运行仿真的配置方法、确定性配置方法、不确定性配置方法,如图2所示。