在全球环保和资源压力日益紧张的背景下,我国的能源形势尤其严峻,风电作为潜力巨大、技术成熟的新能源技术,其应用规模日益增大,《新兴能源产业发展规划》中规划2020年我国风电装机容量为1.5亿kW。大规模的风电场并网对系统的稳定性和电能质量的不利影响也日益加剧,这会严重制约系统中风电的接入比例,研究表明:当风电装机占电网容量的比例达到20%以上,电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。同时我国风能资源丰富的地区多为华北、西北地区,这些地区主要采用大规模开发、集中并网的方式,而这些地区的电网相对薄弱,抗风电冲击能力有限,富风期间不得不大量弃风,而跨区输送又会由于其不稳定性给我国的大电网安全运行带来很大的隐患。
华东地区由于其东南沿海风能资源丰富,风电建设近年来也已取得了很大进展。2008年,华东电网风电装机新增容量达562.78MW,累计风电总装机容量已突破1000MW,达1166.03MW,与2007年累计风电机组容量603.25MW相比,增长率高达93.3%。新增风电装机容量主要分布在江苏、浙江、福建和上海三省一市,有较强的发展趋势,其中江苏地区风电发展尤为迅速,到2008年底已投产风电装机容量达648.25MW,居华东电网之首。根据初步规划,华东电网2020年还将在江苏沿海地区建设千万千瓦级风电基地。随着大规模风电场并入华东电网后,在负荷高峰时风电场的出力有多少,可以替代多少容量的火电厂,即有多少容量可以计入华东电网的电力平衡(风电场的容量可信度),成为华东电网规划必须面临的问题。此外,大规模风电场接入华东电网后,对系统调频容量、备用容量的影响也是电力运营部门比较关心的问题。
储能技术的发展为风电大规模并网及改善风电性能提供了有效的解决办法,储能既可以平滑有功功率波动,又可以调节无功功率,能够很好地解决风电的随机性和波动性[3]。钒电池由于其调节快速以及循环寿命长的特点,更加适合应用于风电场中,近十多年来,美国、日本、欧洲等国家相继将钒电池储能系统用于风能/光伏发电中,建设了大量的示范应用工程。但目前我国尚处于试验运行阶段,没有实现商业化应用。(www.xing528.com)
风电场的平均风速大致决定了风电场容量系数,根据相关研究的结果表明:一般风电场容量系数比较低,为0.2~0.5之间。如果按风速差异大的时候的日发电曲线规划储能容量,则得到的结果偏大,使储能装置利用效率不高,而典型日发电曲线(亦可用典型日风速分布曲线进行计算得到)代表了该风电场日出力的总体出力变化趋势,本节将典型日划分为288个时段(每个时段5min),对储能系统平滑风电出力曲线的效果和建设储能系统的经济性进行考虑并建立优化模型,实现风电—储能的优化配置。
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