广域分布储能系统提升电网消纳风电能力研究

Multi-type storage system with wide area distributed is an effective technical means to enhance power system cnsumpt wind power,the topic focus on which relates to some unsolved key technology,includes research on wind power fluctuation and wide-area apatiotemporal coupling characteristics,proposed to strike wind power limited fluctuation level method、principle and calculation model based on multi-scale power system constrains,stabilize database of experts and the correspondence between different energy storage system output characteristic and wind power fluctuation characteristic,proposed the optimize layout of energy storage system access principles、research specific type of energy storage selection criteria and its capacity ratio optimizate computaion model,study wide-area storage power station optimal scheduling model based on wind power output forecasts,proposed energy storage station internal unit real-time online control or energy management strategy,finally,construct wide-area parameters and its economic assessment model of the energy storage system to enhance the consumption of wind power capacity by power system.Using theoretical analysis、digital computer modeling simulation、laboratory and examples of dynamic simulation combination methods to form system theory.The research results have advantage to promote energy storage and wind power technology rapid development.

广域分布多类型储能技术是提升电网消纳风电能力的有效技术手段，课题针对其涉及的若干亟待破解的关键技术问题进行重点研究，包括：研究风电出力波动及其广域时空耦合特性，提出基于电力系统多尺度约束的求取风电功率极限波动水平方法、原理和计算模型，建立不同储能系统出力特性与平抑风电功率波动特性的对应关系和匹配方案及其专家数据库，提出储能装置广域接入系统的优化布点方法和原则、研究储能电站内部所需储能装置的具体类型选择准则及其容量优化配比的方法和计算模型，研究基于风电出力预报的广域储能电站的优化调度模型和算法，提出储能电站内部各能量单元的实时在线控制或者能量管理策略，最后，构建广域参数的储能系统提高电网消纳风电能力及其经济性的的评估模型等。采用理论分析、数字计算机建模仿真、实验和实例动模验证相结合的研究方法，形成系统理论。研究成果有利于推动储能技术和风电技术的快速发展。

广域分布多类型储能技术是提升电网消纳风电能力的有效技术手段，课题针对其涉及的若干亟待破解的关键技术问题进行了重点研究。首先，建立了反映不同时空尺度下风电场间和风电场群间出力波动及其耦合特性的数学模型、探索了不同类型储能系统及其组合与风电出力的互补特性，并提出了滑动平均和标准校正的组合方法，分离出并网分量和储能分量，混合储能系统采用小波分解算法，可以有效地解耦出电池及超级电容器分量；其次，提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition，EMD)的混合储能系统功率分配方法，根据混合储能系统的荷电状态，自适应调整EMD的滤波阶数以维持荷电状态的稳定。再次，提出了一种新的协调控制方式实现在超级电容器、电池荷电状态及混合储能额定功率允许范围内优先超级电容器充放电控制，并在满足混合储能技术特性及工程要求的前提下使用改善的量子遗传算法，能够高效、精确地配置混合储能系统容量；然后，提出了一种用于风电“部分削峰填谷”的电池储能系统控制方法，结合风电功率超短期预测方法，减少风电实际输出功率与预测功率水平的偏差，减少风电并网带给电力系统调峰、调频的压力；最后，提出了一种储能电站参与电力系统辅助服务经济效益的计算方法，基于该方法设计的储能电站参与辅助服务的深度可保证系统总体经济性最优，并兼顾储能系统经济效益最大化。.通过以上研究，丰富和完善了新疆乃至国家风力发电、储能技术和智能电网的理论体系。并培养研究生4名，已毕业4名；发表相关论文20篇，其中EI收录10篇，出版专著1部，授权发明专利6项、软件著作权1项，完成研究报告2部，获中国机械工业科学技术二等奖1项。