[发明专利]一种基于储能系统参与含大规模海上风电的调频优化运行方法

说明书

本发明提出一种基于储能系统参与含大规模海上风电的调频优化运行方法：选定某沿海地区已配建储能系统的海上风电场，获取海上风电预测出力值和储能系统相关参数以及利用场景分析法获取能量市场电价；以海上风电和储能系统联合收益最大为目标，构建储能系统参与含大规模海上风电的调频辅助服务优化运行模型；考虑海上风电出力不确定性，建立海上风电出力模糊机会约束；采用海上风电和储能系统参与能量市场和调频辅助服务的方法进行优化运行，基于MATLAB优化工具箱对模型进行求解。本发明对海上风电和储能系统出力进行优化运行，可有效减少海上风电弃风量，提高海上风电与储能系统联合运行的总体收益与社会效益，并缩短储能系统的投资回收年限。

技术领域

本发明涉及电力辅助服务领域，具体涉及一种基于储能系统参与含大规模海上风电的调频优化运行方法。

背景技术

近年来，随着日趋严重的能源危机问题和环境问题，诸如海上风电等可再生能源越来越受到广泛关注。我国海岸线长达1.8万公里，拥有发展海上风电的天然优势，以福建、广东、浙江、江苏等为代表的沿海省份具有丰富的海上风电资源，各沿海省份正大力开发海上风电资源。海上风电与陆上风电相比，具有距离用电负荷中心近、海上风机不占用土地资源、出力波动较小以及海上风机效率更高等特点。海上风电的大规模运用可有效应对能源危机问题和环境问题，但大规模海上风电消纳仍存在问题。

针对大规模海上风电消纳问题，储能系统是解决该问题的有效方法之一，其在海上风电出力峰阶段储存电能，在出力低谷阶段释放电能，以获取更多的电能收益。但当前储能系统投资成本仍较高，尤其是大规模储能系统，仅依靠储能系统参与电能交易以提高经济效益的方法，储能系统成本回收年限长，且储能系统利用率较低。储能系统因具有快速调节等特性能够有效参与调频辅助服务，已成为了优质的调频资源。目前，针对储能系统参与调频的研究主要是储能系统辅助传统火电机组参与调频，少有有关储能系统依托大规模新能源参与调频辅助服务的研究相对较少。有关储能系统依托大规模新能源参与调频辅助服务的相关研究，未考虑储能系统损耗成本问题、能量市场电价不确定性问题以及新能源不确定性问题。因此，急需一种考虑储能系统损耗成本问题、能量市场电价不确定性问题以及新能源不确定性问题的方法，使储能系统能更有效地依托大规模海上风电参与调频辅助服务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何结合储能系统和大规模海上风电参与调频辅助服务，同时考虑储能系统损耗成本问题、能量市场电价不确定性问题以及新能源不确定性问题，根据储能系统初始投资成本、场景法与模糊机会约束，以解决上述问题。

本发明所采用的技术方案是一种基于储能系统参与含大规模海上风电的调频优化运行方法,包括如下步骤：

(1)选定某沿海地区已配建储能系统的海上风电场，获取海上风电预测出力值和储能系统相关参数，输入储能系统参与含大规模海上风电的调频优化运行的原始参数；

(2)根据PJM市场历史电价数据，应用场景法生成典型电价场景，计算各场景下相同时段下的平均电价作为该时段的电价；

(3)建立各收益模型，包括海上风电和储能系统在能量市场的收益模型、储能系统调频收益模型、环境效益模型以及储能系统损耗成本模型；

(4)构建储能系统参与含大规模海上风电的调频辅助服务以海上风电和储能系统联合运行收益最大为目标函数的优化运行模型；

(5)建立模型约束条件，包括储能系统充放电状态约束、充放电功率约束、容量约束，储能系统参与调频辅助服务功率约束以及海上风电联合储能系统参与能量市场的总功率约束；

(6)建立海上风电出力模糊机会约束；

(7)依据步骤(3)、(4)、(5)、(6)建立的优化运行模型，采用海上风电和储能系统参与能量市场和调频辅助服务的方法进行优化运行，基于MATLAB优化工具箱对模型进行求解。

(8)输出不同场景下海上风电出力值和海上风电联合储能系统的出力值。