論規(guī)?；瘍δ茉陲L(fēng)、光發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用

1、論規(guī)?；瘍δ茉陲L(fēng)、光發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用摘要：目前，全球可再生能源開發(fā)利用規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用成本快速下降， 發(fā)展可再生能源已成為全球推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容和應(yīng)對氣候變化的重要途徑， 也是中國推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、推動能源轉(zhuǎn)型的重要措施。風(fēng)力發(fā)電和光伏 發(fā)電具有無能源消耗、無排放和無污染的優(yōu)良特性，是可再生能源發(fā)展的重要方 向，但同時(shí)存在顯著的間歇性、波動性與不確定性等問題。隨著風(fēng)、光電容量和 滲透率的不斷提高，大規(guī)模風(fēng)電和光伏在帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益的同時(shí)，對電 力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行產(chǎn)生巨大影響，參與調(diào)峰調(diào)頻也對電場的運(yùn)行調(diào) 度提出更高的要求。關(guān)鍵詞：規(guī)?；瘍δ埽话l(fā)電項(xiàng)目；物理儲能引言近

2、年來我國新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，以風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電為代表的新能源 項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模正在以前所未有的速度快速增長，可再生能源發(fā)電已成為我國電力 的重要組成部分。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)綜合了風(fēng)能和太陽能各自的優(yōu)勢和互補(bǔ)性， 是一種具有較高效率的新能源發(fā)電型式，其市場價(jià)值和開發(fā)潛力巨大。本文結(jié)合 新疆哈密地區(qū)景峽風(fēng)光互補(bǔ)示范項(xiàng)目的前期研究工作，根據(jù)大規(guī)模并網(wǎng)型風(fēng)光互 補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求，對其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行初步的分析，供相關(guān)人員參考。1規(guī)模化儲能相關(guān)概述規(guī)?；瘍δ苤饕侵笇㈦娔苓M(jìn)行一定規(guī)模的儲存，目前，規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)主 要分為物理儲能、電化學(xué)儲能以及電磁儲能，不同儲能方式具有不同特點(diǎn)與適用 場合。對于物理

3、儲能，在成本和技術(shù)成熟性方面具有較大優(yōu)勢，主要包括抽水蓄 能、飛輪儲能以及壓縮空氣儲能，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)穩(wěn)定性、暫態(tài)/動態(tài)、頻率等方面 進(jìn)行有效控制。對于電化學(xué)儲能，主要包括鈉硫、液流、鉛酸、鉛碳以及鋰離子 電池，不僅使用方便，整體響應(yīng)時(shí)間也較快，具有較強(qiáng)靈活性。主要應(yīng)用于風(fēng)、 光發(fā)電儲能、改善電能質(zhì)量、UPS等方面。對于電磁儲能而言，主要包括超導(dǎo)電 磁和超級電容器儲能，雖然成本較高但響應(yīng)較快，主要應(yīng)用于電能質(zhì)量控制和 UPS等方面，仍處于發(fā)展階段。2論規(guī)?；瘍δ茉陲L(fēng)、光發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用2.1電化學(xué)儲能電化學(xué)儲能主要通過可充電電池來實(shí)現(xiàn)。目前常用的儲能電池有鉛酸電池、 鋰離子電池、鈉離子電池、鈉硫電

4、池、液流電池等。鉛酸電池應(yīng)用歷史悠久，儲 能成本低，可靠性好，效率較高，廣泛用于交通運(yùn)輸、電力等部門。但鉛酸電池 循環(huán)壽命短，能量密度低，充電速度慢，而且對環(huán)境影響大。目前對鉛酸電池的 研究主要集中在循環(huán)壽命短的問題上，研究人員通過將碳加入鉛酸電池中，可將 電池壽命提升一個(gè)數(shù)量級以上，提高了電池的工作性能。鋰離子電池早期極大地 推動移動電子設(shè)備的發(fā)展，具有高能量密度、高工作電壓、充電效率高、循環(huán)壽 命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)，隨著國家政策的扶持及新能源發(fā)電在電網(wǎng)的高滲透率，鋰 離子電池規(guī)?；糜陔娋W(wǎng)儲能系統(tǒng)，主要用于風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，提高DG消納能力。 但鋰離子電池存在很大的安全性問題，低溫性能差，過充過

5、放能力差。鋰電池負(fù) 極材料作為電池產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵材料，成本占鋰離子電池的25%左右。目前國內(nèi)外 研究重點(diǎn)在鋰電池的負(fù)極材料上，最新研究的碳基SnO2復(fù)合材料可以進(jìn)一步提 升電池充放電的穩(wěn)定性，材料的比容量更高，是有潛力替代石墨的電池負(fù)極材料， 也是目前鋰電池負(fù)極材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著鋰離子電池的需求量不斷增加， 而鋰的儲量有限且分布不均，導(dǎo)致性價(jià)比不高，而鋰電池的安全問題同樣不可忽 視，這就制約了鋰離子電池在儲能行業(yè)的發(fā)展。鈉具有與鋰相似的物理化學(xué)性質(zhì)， 同時(shí)鈉儲量十分豐富，約占地殼儲量的2.64%，分布廣泛、提煉簡單。鈉離子電 池因具有低成本、高安全性等優(yōu)勢，在大規(guī)模儲能配置中有較大潛力。然

6、而，鈉 離子電池嚴(yán)重缺乏可與鋰離子電池中石墨負(fù)極作用相當(dāng)?shù)牡蛪贺?fù)極材料，在已報(bào) 道的鈉離子電池電極材料中，層狀鈦基材料被認(rèn)為是十分有前途的候選材料，因 為它們固有的較大的中間層間距可快速插入Na+，然而，與碳負(fù)極的超低電壓相 比，大多數(shù)鈦基負(fù)極的嵌入電壓平臺通常在0.51.0V。2.2儲能技術(shù)在并網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，無論是應(yīng)對負(fù)荷波動問題還是系統(tǒng)穩(wěn)定問題，都 受到國內(nèi)外工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的長期關(guān)注。應(yīng)用儲能技術(shù)，能夠有效平抑風(fēng)電功率 波動，改善風(fēng)電輸出品質(zhì)，提高供電安全性和可靠性。目前，電能存儲方式主要 可分為機(jī)械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能等。機(jī)械儲能包括抽水蓄能、

7、壓縮空氣 儲能和飛輪儲能，電磁儲能包括超導(dǎo)磁儲能和超級電容器儲能，而電化學(xué)儲能則 是利用電池正負(fù)極的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行充放電，主要包括銼離子電池、鈉硫電池 和液流電池等，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。己獲得大規(guī)模應(yīng)用的儲能技術(shù)目前還僅限于 抽水蓄能，而其它儲能技術(shù)的總裝機(jī)容量較小，且多為示范應(yīng)用。隨著風(fēng)電、光 電等大規(guī)模新能源發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)需求的不斷增長，給電網(wǎng)帶來了系統(tǒng)穩(wěn)定性、電 能質(zhì)量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等一系列需要解決的問題。為增強(qiáng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后 的系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電電能質(zhì)量，應(yīng)選擇響應(yīng)時(shí)間較快、具備短時(shí)快速功率調(diào)節(jié)能 力的儲能技術(shù)如超導(dǎo)磁儲能、超級電容儲能和電池儲能等，通過它們的快速功率 響應(yīng)，來改善系

8、統(tǒng)的功率平衡水平，實(shí)現(xiàn)對電壓和電流的瞬時(shí)動態(tài)補(bǔ)償，從而有 效增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善風(fēng)電并網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量問題為優(yōu)化新能源發(fā)電系統(tǒng)運(yùn) 行的經(jīng)濟(jì)性，則應(yīng)選用儲能容量大的長時(shí)間儲能系統(tǒng)如抽水蓄能、壓縮空氣儲能 等，通過能量存儲實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、光電在時(shí)間坐標(biāo)上的平移，并降低新能源接入引起 的系統(tǒng)備用容量增幅，從而改善系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2.3風(fēng)、光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行控制在不同模式下的能量控制策略的實(shí)現(xiàn)考慮儲能裝置的功率出力和電量約束條件，將風(fēng)、光功率預(yù)測技術(shù)引入儲能 系統(tǒng)的控制過程，以輸出功率平滑、可控為目標(biāo)，以風(fēng)、光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總出 力與計(jì)劃出力的匹配程度為量化指標(biāo)，通過構(gòu)建遞進(jìn)區(qū)間控制的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)， 并

9、考慮實(shí)際條件約束，建立儲能優(yōu)化控制的數(shù)學(xué)模型，通過物理模擬和仿真手段 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)儲能電站的動態(tài)控制優(yōu)化。2.4制定發(fā)電功率波動特性平抑策略在風(fēng)、光發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)時(shí)，應(yīng)使用時(shí)間序列分析法以及概 率統(tǒng)計(jì)分析法分析有功功率波動特性，值得注意的是，應(yīng)以風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù) 為基礎(chǔ)，并結(jié)合光伏發(fā)電能量、風(fēng)力發(fā)電能力的轉(zhuǎn)換過程，獲取處理變動率、容 量系數(shù)等指標(biāo)，進(jìn)而科學(xué)、合理評價(jià)不同光照水平、風(fēng)速條件下最大功率追蹤能 力以及輸出功率波動特性，得到其量化評價(jià)，進(jìn)而制定出能夠有效平抑風(fēng)、光發(fā) 電項(xiàng)功率波動特性的策略，保證規(guī)?；瘍δ茉陲L(fēng)、光發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)效性。結(jié)語采用單元級一電站級一聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)間接組合建模思路，再經(jīng)一定的等值方 法將單元級的模型應(yīng)用于光伏電站和儲能電站的聚合建模當(dāng)中。通過工程實(shí)踐驗(yàn) 證光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)機(jī)電模型的正確性，可知規(guī)?；瘍δ艿膽?yīng)用有利于提高風(fēng)、 光發(fā)電場能源利用率和電量收益。在發(fā)電端，儲能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)調(diào)頻服務(wù)及 相對可控的持續(xù)供電，有效規(guī)避了其間斷性、不確定性等缺點(diǎn)。通過儲能手段平 抑波動，使風(fēng)、光發(fā)電輸出功率平穩(wěn)，并實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光發(fā)電的削峰填谷。在負(fù)荷較 低、電網(wǎng)無法消納的情況下，把場站所發(fā)電能儲存起來，按照實(shí)際需要有計(jì)劃地 送