風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能容量對(duì)有功功率的影響及評(píng)價(jià)指標(biāo)

1、第35卷第4期電網(wǎng)技術(shù)V ol. 35 No. 4 2011年4月Power System Technology Apr. 2011文章編號(hào):1000-3673(201104-0123-06 中圖分類號(hào):TM 614;TM 732 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 學(xué)科代碼:470·4054風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能容量對(duì)有功功率的影響及評(píng)價(jià)指標(biāo)李碧輝,申洪,湯涌,王皓懷(中國(guó)電力科學(xué)研究院,北京市海淀區(qū) 100192Impacts of Energy Storage Capacity Configuration of HPWS to Active Power Characteristicsand Its

2、 Relevant IndicesLI Bihui, SHEN Hong, TANG Yong, WANG Haohuai(China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, ChinaABSTRACT: The common characteristic of solar energy and wind power are the low energy density and strong randomness. As a new form of power generation unit, w

3、hich complements the characteristics of wind power generation system with that of photovoltaic generation system and energy storage device, Hybrid photovoltaic/wind power generation system with storage bank (HPWS can decrease active power fluctuation and improve power quality as well as mitigate the

4、 influence of active power fluctuation due to intermittent power generation of wind farms and solar PV generation sytems, thus the technica characteristics, capacity configuration and control strategy of wind power generation, solar PV generation and energy storage euqipments greatly impact the over

5、all active power characteristics of HPWS system. On the basis of analyzing structural features, methematical model and technical features of HPWS system, an optimized charging/discharging model of energy storage unit is proposed, in which the mnimum fluctuation of active power is taken as objective

6、function and in the constraints the initial capacity of energy storage at each step and charging/discharging control storage are taken into account. Based on the proposed model, three inices, by which the active power fluctuation is checked, are put forward, and combining with other two indices that

7、 evaluate the power supply reliability of HPWS system the characteristics of overall output active power of HPWS system is comprehensively evaluated. The checking computation of actual example is verified by the simulation software programmed by Matlab, and the varying trend of active power characte

8、ristics with the scheme of energy storage capacity configuration is analyzed.KEY WORDS: wind power generation; solar PV generation; energy storage technology; capacity configuration; active power characteristics; indices of fluctuation of active power 摘要:風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電以及儲(chǔ)能的技術(shù)特性、容量配置及控制策略對(duì)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總有功功率特性

9、有重要影響。分析了風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、數(shù)學(xué)模型和技術(shù)特點(diǎn),提出了一種儲(chǔ)能單元充放電優(yōu)化模型,該模型以有功功率波動(dòng)最小為目標(biāo)函數(shù),其約束條件考慮了每個(gè)步長(zhǎng)的儲(chǔ)能初始容量和儲(chǔ)能充放電控制策略。根據(jù)該模型,提出了衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率波動(dòng)的3個(gè)指標(biāo),并結(jié)合評(píng)價(jià)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠性指標(biāo),綜合評(píng)價(jià)總輸出功率特性,通過(guò)Matlab編程進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)算,分析了有功功率特性隨儲(chǔ)能容量配置方案的變化趨勢(shì)及各指標(biāo)的意義。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;太陽(yáng)能光伏發(fā)電;儲(chǔ)能技術(shù);容量配置;有功功率特性;有功功率波動(dòng)指標(biāo)0 引言長(zhǎng)期以來(lái),蓄電池等儲(chǔ)能元件一般應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的孤立電網(wǎng)中,其容量確定方法有年能量平衡

10、法、年最長(zhǎng)或平均連續(xù)無(wú)效能平衡法、電量盈虧平衡法、基本負(fù)荷連續(xù)供電保障小時(shí)計(jì)算法等1-4。近年來(lái),隨著風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā),其功率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的沖擊越來(lái)越突出,嚴(yán)重時(shí)威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,將儲(chǔ)能應(yīng)用于間歇式電源以平抑功率波動(dòng)是一種理想的解決方案。風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)是一種新型發(fā)電單元5,利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補(bǔ)性及儲(chǔ)能元件平抑功率波動(dòng)的特性,可使聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的總輸出有功功率保持相對(duì)平穩(wěn),減小功率波動(dòng),提高電能質(zhì)量,降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊。目前國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)在河北張家口的張北、尚義2個(gè)縣風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目計(jì)劃開(kāi)發(fā)規(guī)模為風(fēng)電500MW、太陽(yáng)能光伏發(fā)電100MW、化學(xué)儲(chǔ)能75

11、MW。項(xiàng)目建成124 李碧輝等:風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能容量對(duì)有功功率的影響及評(píng)價(jià)指標(biāo) V ol. 35 No. 4 后,其將成為世界上最大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)、最大的風(fēng)光儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心、世界上規(guī)模最大的風(fēng)光儲(chǔ)三位一體示范工程。風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能容量配置及其控制策略直接影響聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的有功功率特性。文獻(xiàn)6-8用切線法多目標(biāo)優(yōu)化配置光伏組件和蓄電池的容量。文獻(xiàn)9采用遺傳算法優(yōu)化風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)的容量配置,決策變量不僅有傳統(tǒng)算法中的光伏電池和蓄電池容量,而且增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型、容量(臺(tái)數(shù)以及光伏電池的傾角。文 獻(xiàn)10-11提出了一些衡量風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)供電可靠性的指標(biāo),如負(fù)載缺電率(loss

12、of power supply probability ,LPSPLPSP 和蓄電池組荷電狀態(tài)(station of charge ,SOC等。但上述研究工作主要圍繞獨(dú)立供電系統(tǒng),以功率平衡和供電可靠性為目標(biāo),研究?jī)?chǔ)能容量的配置,并沒(méi)有針對(duì)平抑總有功功率波動(dòng)特性開(kāi)展研究。而儲(chǔ)能裝置應(yīng)用于大規(guī)模并網(wǎng)型間歇式電源中的主要目標(biāo)是平抑功率波動(dòng),為此,本文研究?jī)?chǔ)能容量及其控制策略對(duì)有功功率波動(dòng)的影響,提出衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率波動(dòng)的有功功率偏差率、部分有功功率偏差率及峰谷斜率總和 3個(gè)指標(biāo),并結(jié)合部分文獻(xiàn)常用的評(píng)價(jià)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠值LPSP 、能量浪費(fèi)率EXE ,利用5個(gè)指標(biāo)綜合衡量總輸出

13、功率特性。最后針對(duì)實(shí)例計(jì)算,分析不同指標(biāo)隨容量變化的趨勢(shì)及優(yōu)缺點(diǎn),據(jù)此確定儲(chǔ)能最優(yōu)容量的方法。1 風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特性1.1 風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示,;圖1 風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)Fig. 1 The typical structure of hybrid photovoltaic andwind power generation system主要由發(fā)電單元和儲(chǔ)能單元構(gòu)成。發(fā)電單元包括風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電部分,用于將風(fēng)、光等可再生能源轉(zhuǎn)化為電力,儲(chǔ)能單元主要包括蓄電池等儲(chǔ)能元件,具有能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載的作用。 1.2 風(fēng)力發(fā)電特性

14、風(fēng)力發(fā)電具有大幅度長(zhǎng)時(shí)間尺度隨機(jī)功率波動(dòng)特性,大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電的功率波動(dòng)時(shí)間常數(shù)一般為分鐘級(jí)甚至更長(zhǎng)。如酒泉地區(qū)玉門風(fēng)電場(chǎng)10 min 內(nèi)出力變化大于裝機(jī)容量±20%的概率為 1.87%,60 min 內(nèi)出力變化大于裝機(jī)容量±20%的概率增加為72.84%,因此隨著預(yù)測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng),如預(yù)測(cè)1 d 內(nèi)24 h 的風(fēng)力出力,其大幅度長(zhǎng)時(shí)間尺度波動(dòng)特性更加明顯。1.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電特性太陽(yáng)能光伏發(fā)電的有功功率特性取決于太陽(yáng)日照強(qiáng)度及天空云量分布,1 d 內(nèi)整體特性體現(xiàn)為白天較大,晚上較小,但白天受天氣影響會(huì)出現(xiàn)快速劇烈的功率波動(dòng),成鋸齒形分布。 1.4 儲(chǔ)能技術(shù)特性目前,電池儲(chǔ)能在

15、分布式發(fā)電系統(tǒng)具有應(yīng)用前景。其中,鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程很短,可以在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電切換,成本較低,應(yīng)用較廣泛,但壽命較短12;鈉硫電池是目前世界上示范或商業(yè)運(yùn)行規(guī)模最大的儲(chǔ)能電池,工程運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)較豐富;液流電池、全釩液流電池具有壽命長(zhǎng)、能量和功率獨(dú)立設(shè)計(jì)、易于調(diào)節(jié)、電解液可重復(fù)循環(huán)使用的優(yōu)點(diǎn);鋰離子電池在安全和循環(huán)性能方面具有突出優(yōu)勢(shì)。工程上根據(jù)電池的功能和經(jīng)濟(jì)性選擇儲(chǔ)能元件的類型。不同類型電池體現(xiàn)不同的充放電特性,如只要鉛酸蓄電池在電池容量允許范圍內(nèi)的充放電電流足夠大,就可以在min 級(jí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電轉(zhuǎn)換,這比較適應(yīng)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)間歇式供電、充放電頻繁快速的特點(diǎn)。所以,目前實(shí)際風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目中

16、常使用鉛酸蓄電池。2 風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電均為不可控元件,其功率的數(shù)學(xué)模型可以看作是隨機(jī)分布的時(shí)間序列,用P WG (t 和P PV (t 分別表示t 時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電的有功功率。本文風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電有功功率時(shí)間序列為基礎(chǔ),為使總有功功率輸出保持恒第35卷 第4期 電 網(wǎng) 技 術(shù) 125定,對(duì)儲(chǔ)能元件按照一定的控制策略進(jìn)行充放電。因此,風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型本質(zhì)上是儲(chǔ)能元件的控制模型。儲(chǔ)能元件控制模型的建模思路是:當(dāng)風(fēng)、光發(fā)電的有功功率輸出小于負(fù)荷所需的參考值P ref (t 時(shí),有功功率缺額由蓄電池放電補(bǔ)

17、充,直至降到電池容量最小值C batmin ,下一min 蓄電池即不能提供有功功率輸出;當(dāng)風(fēng)、光的有功功率輸出之和大于負(fù)荷所需的參考有功功率時(shí),按照不浪費(fèi)能量資源的原則,控制系統(tǒng)將富余的能量以充電形式儲(chǔ)存在蓄電池里,直至蓄電池充滿至電池容量最大值C batmax ,控制系統(tǒng)停止充電,多余的有功功率仍然輸出,下一min 蓄電池不能充電儲(chǔ)能。該控制模型主要的約束條件為t 時(shí)刻負(fù)荷的有功缺額P (t ,t 時(shí)刻電池的初始容量C bat (t 和t 時(shí)刻風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的總有功功率P total (t 。t 時(shí)刻負(fù)荷的有功功率缺額為ref PV WG (P t P t P t P t =+式中:P

18、PV (t 為第t min 光伏發(fā)電的有功功率輸出;P WG (t 為第t min 風(fēng)力發(fā)電的有功功率輸出;P (t 為第t min 負(fù)荷有功功率缺額;P ref (t 為第t min 希望風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)輸出的預(yù)期參考功率,該值是經(jīng)過(guò)前期關(guān)于風(fēng)、光資源分布情況和當(dāng)?shù)刎?fù)荷情況調(diào)研得到的常數(shù)。若P (t >0,則第t min 蓄電池處于放電狀態(tài);若P (t <0,則第t min 蓄電池處于充電狀態(tài)。t 時(shí)刻電池的初始容量15為bat bat bat cha (1(1(C t C t P t t = 式中:C bat (t 和C bat (t 1分別是蓄電池第t min 和第(t 1mi

19、n 的初始容量,kW min ;為自放電電流率;cha 為蓄電池充電效率,其大小由充電電流決定,一般取0.650.85。t 時(shí)刻風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際總有功功率為total bat PV WG (P t P t P t P t =+ 針對(duì)某組風(fēng)力和光伏發(fā)電輸出有功功率的預(yù)測(cè)值,將每1 min 的P bat (t 和下1 min 的儲(chǔ)能容量C bat (t 分為如下5種情況。1當(dāng)風(fēng)力和光伏發(fā)電的輸出有功功率預(yù)測(cè)值小于負(fù)荷所需的參考值時(shí),有功缺額由蓄電池放電補(bǔ)充,第(t +1min 蓄電池初始容量的計(jì)算方法如下:bat batbat bat cha (1(1(P t P t C t C t P t

20、 t =+= (1 式中bat (0(P t P t t C t ><且。2當(dāng)蓄電池處于放電狀態(tài),如果第t min 蓄電池的儲(chǔ)能隨放電降到最小值C batmin ,則在第(t +1min 時(shí),蓄電池已不能提供有功輸出功率,第(t +1 min 蓄電池初始容量的計(jì)算方法如下:bat bat batmin bat batmin(/(1P t C t C tC t C =+= (2 式中bat (0(P t P t t C t >>且。3當(dāng)風(fēng)力和光伏發(fā)電輸出有功功率之和大于負(fù)荷所需的參考有功功率時(shí),按照不浪費(fèi)能量資源的原則,控制系統(tǒng)將富余的能量以充電的形式儲(chǔ)存在蓄電池里,直至

21、蓄電池充滿。第(t +1min 蓄電池初始容量的計(jì)算方法如下:bat batbat bat cha (1(1(P t P t C t C t P t t =+= (3 式中batmax bat (0(|(P t P t t C C t <<且|。4在蓄電池充電時(shí),蓄電池容量在t min 內(nèi)充滿至最大值C batmax ,控制系統(tǒng)停止充電過(guò)程,多余的有功功率還是輸出給負(fù)荷。第(t +1min 蓄電池初始容量的計(jì)算方法如下:bat batmax bat batbatmax (/(1(P t C t C t tC t C t =+= (4 式中batmax bat (0(|(P t P

22、t t C C t <>且|。5當(dāng)風(fēng)力和光伏發(fā)電輸出有功功率等于負(fù)荷所需的參考輸出功率,即P (t =0時(shí),第(t +1min 蓄電池初始容量的計(jì)算方法如下:bat batbat (0(1(P t C t C t =+= 3 風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率評(píng)價(jià)指標(biāo)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)提出了很多指導(dǎo)風(fēng)光儲(chǔ)儲(chǔ)能容量配比的指標(biāo),如供電可靠性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等,本文引入國(guó)際上較多參考文獻(xiàn)采用的LPSP 和EXC ,這2個(gè)指標(biāo)屬于衡量聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠性的指標(biāo),可以間接評(píng)價(jià)聯(lián)合系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)。LPSP 為系統(tǒng)不能滿足的負(fù)荷需求除以評(píng)估期總負(fù)荷需求的比值16。它是一個(gè)廣泛運(yùn)用于風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)中優(yōu)化容量配置的工

23、程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)蓄電池放電至最小值C batmin 時(shí),控制系統(tǒng)斷開(kāi)蓄電池和負(fù)荷的連接,負(fù)荷需求即不能滿足。t 時(shí)間內(nèi)的供電損失值為L(zhǎng)PS load PV WG bat batmin inv(E t P t P t t P t t C t C =+評(píng)估期T 內(nèi),供電損失率表示為126李碧輝等:風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能容量對(duì)有功功率的影響及評(píng)價(jià)指標(biāo) V ol. 35 No. 4 LPSP LPS load 11(/(TTt t T E t P t t =式中:t 為用于計(jì)算的步長(zhǎng);T 為評(píng)估期,并假設(shè)評(píng)估期內(nèi)風(fēng)、光發(fā)電出力保持不變。EXC 為風(fēng)力、光伏發(fā)電浪費(fèi)的功率與評(píng)估期負(fù)載總的功率要求的比值13

24、。當(dāng)WG PV (P t P t +bat total ref (P t P t P t =>時(shí),風(fēng)力和光伏發(fā)電浪費(fèi)的能 量為WE PV WG ref inv batmax bat cha (/(1/E t P t P t t P t C C t =+EXC WE load 1(/2(Tt T E T P t t =式中E WE (t 是在滿足負(fù)荷要求和儲(chǔ)能元件充電要求的基礎(chǔ)上,風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電浪費(fèi)的能量。這2個(gè)指標(biāo)主要針對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)的電源,偏向評(píng)價(jià)供電可靠性。由于目前尚未提出一個(gè)較全面地衡量不同容量?jī)?chǔ)能的平抑有功功率波動(dòng)能力的指標(biāo),本文提出3個(gè)衡量總有功功率特性的指標(biāo),主要偏向風(fēng)光儲(chǔ)

25、聯(lián)合系統(tǒng)的外特性和對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊性。有功功率偏差率是類比方差,方差是用來(lái)度量隨機(jī)變量及其數(shù)學(xué)期望之間的偏離程度,而有功功率偏差率是衡量風(fēng)光儲(chǔ)總輸出有功功率相對(duì)于P ref (t 的偏離程度,它的表達(dá)式為2total ref ref 0(/(nt P t P t P t =式中越大,總輸出的功率相對(duì)于P ref (t 偏離越大,輸出功率波動(dòng)越大,對(duì)負(fù)載的沖擊越大。當(dāng)風(fēng)力和光伏發(fā)電出力滿足負(fù)荷需求和蓄電池充電需求且仍然還有富余的情況下,加大蓄電池容量,有功功率輸出波動(dòng)沒(méi)有改善。因此,排除這種情況,在有功功率偏差率的基礎(chǔ)上,定義部分有 功功率偏差率,即當(dāng)WG PV bat total (P t P

26、 t P t P t +=>ref (P t 時(shí),有功功率偏差率為2total ref ref 0(/(nt P t P t P t =風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)總輸出曲線是將評(píng)估期T 內(nèi)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)輸出有功功率的離散時(shí)間序列相鄰值由線段連接形成的折線圖。峰谷斜率總和是總輸出曲線每個(gè)仿真步長(zhǎng)的功率峰谷斜率絕對(duì)值之和,計(jì)算公式為total total 0(1/nnt t k t P t P t t =+式中:k (t 為第t 步長(zhǎng)的線段斜率;可以定性衡量輸出功率急速上升或下降的快慢,越大,輸出功率急速變化的速度越快。4 算例結(jié)果與分析為簡(jiǎn)化處理,本算例以1 min 為步長(zhǎng),輸入20 min 的風(fēng)力和光伏

27、發(fā)電的離散功率序列,并假設(shè)在每個(gè)仿真步長(zhǎng)t 內(nèi),蓄電池充放電電流不變(不超過(guò)最大允許充放電電流,蓄電池端電壓不變(不超過(guò)最大允許充電內(nèi)電壓,即輸出有功功率近似不變,每個(gè)步長(zhǎng)起始時(shí),通過(guò)控制改變蓄電池輸出功率,并保持1 min 內(nèi)蓄電池輸出功率恒定。計(jì)算各指標(biāo)時(shí),取t =1,T =20,cha =1,=0,inv =0.8。本文用Matlab 編寫分析程序,計(jì)算每min 儲(chǔ)能的初始容量、充放電功率、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的總輸出功率。其中風(fēng)力發(fā)電容量為1 500 kW ,太陽(yáng)能光伏發(fā)電容量為1 200 kW 。假設(shè)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率期望函數(shù)值P ref (t 為定值2 000 kW ,儲(chǔ)能元件配

28、置容量范圍為0800 kW min 。風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏發(fā)電有功功率隨機(jī)時(shí)間序列的變化曲線見(jiàn)圖2。從圖2可以得到不加儲(chǔ)能時(shí)風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電的功率波動(dòng)情況;與P ref (t 相比,風(fēng)力和太陽(yáng)能光伏發(fā)電聯(lián)合輸出功率波動(dòng)劇烈,若直接并網(wǎng),系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓和頻率會(huì)隨之急速變化,對(duì)系統(tǒng)造成較大沖擊。t /min有功功率/M W圖2 風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電有功功率隨機(jī)時(shí)間序列的變化曲線Fig. 2 The curve of discrete output power series ofwind and photovoltaic power generation儲(chǔ)能容量對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總輸出功率的影響見(jiàn)圖3。

29、從圖3(a可以看到,當(dāng)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量范圍為0300 kW min 時(shí),隨著容量增加,總輸出功率波動(dòng)明顯減小,該范圍的儲(chǔ)能元件平波效果明顯。從圖3(b可以看到,當(dāng)儲(chǔ)能容量在400800 kW min 之間變化時(shí),在011 min 和1420 min 時(shí)間段內(nèi),5條總輸出功率曲線基本重合,只有在1114 min 的時(shí)間段內(nèi),隨著容量增加,總輸出曲線波動(dòng)減小,但儲(chǔ)能容量平波效果不太明第35卷 第4期 電 網(wǎng) 技 術(shù) 127 t /min(a 儲(chǔ)能容量在0300 kW min 范圍內(nèi)變化有功功率/M Wt /min有功功率/M W0 4 8 12 2016不加儲(chǔ)能;儲(chǔ)能容量為500 kW m

30、in ;儲(chǔ)能容量為400 kW min ;(b 儲(chǔ)能容量在400800 kW min 范圍內(nèi)變化儲(chǔ)能容量為600 kW min ;儲(chǔ)能容量為700 kW min ;儲(chǔ)能容量為800 kW min 。圖3 儲(chǔ)能容量對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總輸出功率的影響Fig. 3 The influence of the storage capacity on the output power of the hybrid photovoltaic andwind power generation system顯,所以當(dāng)儲(chǔ)能容量在400800 kW min 變化時(shí),儲(chǔ)能容量平抑有功功率波動(dòng)的效果不明顯。利用Matlab 編寫分析程序,計(jì)算有功輸出波動(dòng)的有功功率偏差率、部分有功功率偏差率、斜率總和 以及間接分析輸出功率波動(dòng)率的供電可靠性2個(gè)指標(biāo),即供電損失率LPSP 和能量浪費(fèi)率EXC ,并計(jì)算出不同容量下各項(xiàng)指標(biāo)占不加儲(chǔ)能時(shí)初始值的百分比。圖4為配置儲(chǔ)能容量為0800 kW min 的蓄電池,風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)輸出功率評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化趨勢(shì)。隨著儲(chǔ)能在0800 kW min 不斷增加,5項(xiàng)指標(biāo)總體趨勢(shì)都是下降,當(dāng)儲(chǔ)能在0400 kW min 增加時(shí),40儲(chǔ)能容量/(kW min評(píng)價(jià)指標(biāo)/%圖4 不同儲(chǔ)能容量下風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)有功功率評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化情況Fig. 4 The variation t