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针对如何用最小的储能装置实现风电场长时间稳定输出的课题,对风电机组中储能装置的配置功率、配置容量的大小及其对风电机组有功功率输出的优化作用进行了研究,提出了以风电机组及储能装置的输出功率波动标准差为指标的储能系统的功率和容量优化方案,并编写了基于CPSO算法的目标函数优化程序,针对单台风力发电机组一天的风电功率数据进行了优化计算,得出了储能装置额定容量及额定功率的优化组合方案,验证了该方案的有效性。
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第
27
卷第
1
期
Vo
l.
27
No.l
湖北工业大学学报
Journal
of
Hubei Universíty
of
Technology
2012
年
01
月
Feb.2012
〔文章编号
J
1003
二
4684(2012)01-0018-04
风电场中储能系统的功率和容量优化配置
文艺张步涵毛承雄王魁毛彪曾杰
2
陈迅
2
(1
~量也磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)
.武汉
.430074;
2
广东电网公司电力科学研究院,广东广州
510600)
[摘
要]针对如何用最小的储能装置实现风电场长时间稳定输出的课题,对风电机组中储能装置的配置功率、配
置容量的大小及其对风电机组有功功率输出的优化作用进行了研究,提出了以风电机组及储能装置的输出功率波
动标准差为指标的储能系统的功率和容量优化方案,并编写了基于
CPSO
算法的目标函数优化程序,针对单台风
力发电机组一天的风电功率数据进行了优化计算,得出了储能装置额定容量及额定功率的优化组合方案,验证了
该方案的有效性.
[中图分类号
J
TM614
[关键词]风力发电;储能系统;风电功率平抑;优化配置;
CPSO
算法
[文献标识码
J:
A
由风力发电并网引起的电力系统经济性和稳定
性问题越来越受到人们关注.要达到保证系统安全
稳定运行且最大化利用风能的目标,运用储能装置
已成为广大学者的共识
[叫
,研究如何用最小的储能
装置实现风力发电长时间稳定、经济运行是一个有
意义的课题.文献
[4J
将负荷设为恒定值,以风电机
组输出功率特性函数和风速概率分布函数为基础,
提出
一
种大型风电场长时间稳定输出所需储能容量
的计算方法.文献
[5J
根据电网对可再生能源功率输
出的不同要求和蓄电池自身运行约束,提出了
BESS
动态充放电策略和两种优化目标,给出了系
统中
BESS
配置数量.目前涉及风电机组配置储能
系统时的容量及功率选择方案大多从电力市场的经
济角度
[
6 J
出发,或由风速预测的累积误差
[ 7
J
来确定,
没有评估储能系统平滑风电有功功率输出的效果.
样本标准差
[
8-9
J
可以反映一组随机数据个体间的离
散程度,同样可以用于评估风电机组有功功率输出,
以及用于确定储能系统的功率和容量.本文在综合
考虑系统稳定性和经济性的基础上,提出了以减小
风电机组及储能装置有功输出的标准差作为储能容
量及功率优化配置的评判标准,并编写基于
CPSO
算法的程序来分析目标函数,通过具体算例验证该
优化方案的有效性.
储能容量及功率优化方案
1.
1
目标函数
一个较大的标准差,代表大部分的数值和其平
均值之间差异较大;而一个较小的标准差,则代表这
些数值和其平均值之间差异较小.本文采用样本标
准差作为风电机组及储能装置有功功率输出波动的
评价指标.
风电机组及储能装置的有功输出功率样本标准
差
σuρ=
T
一土→>
~
(P
如十
P
&i;巾咿-
P~M
,
ge
- P av ) 2 •
T-1
纣
式中
,
Pav
为一个周期内风电的平均有功功率,且
P
户均凡(凡为风电场在时段
t
输出的有功
功率)
;
PScharge
,
PSdischarg
e
为储能装置在时段
t
的充、
放电功率
;T
为一个周期内的时段数,也即样本的
个数.
1.
2
约束条件
1.
2. 1
储能装置能约束
ESn
,;
n ,ç
E~ζE
smax
(t=1
, 2 , … ,
T).
式中
:E
主为储能装置在时段
t
末储存的能量
ESm;n
[收稿日期
J
20
1l
-11
-
30
[基金项目]国家重点基础研究发展计划
973
项目(
2009CB219702)
[作者简介]文
艺(1
989
→
)
.男,湖南常德人,华中科技大学硕士研究生,研究方向为电力系统及其自动化
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