含电池储能风电场的发电系统风险评估.pdf

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1、第35卷第2期太阳能学报Vo1．35．No．22014年2月ACTAENERGIAESOLARISSINICAFeb．，2014文章编号：0254-0096(2014)02-0207-07含电池储能风电场的发电系统风险评估蒋程，刘文霞，张建华，俞悦2，余加喜2，刘德先2(1．华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京102206；2．海南电网公司，海口570203)摘要：考虑风电机组的功率特性和故障率等因素建立单个风机的停运模型，结合风速的自回归滑动平均模型和风电场尾流效应的影响建立风电场的可靠性模型；考虑电池

2、储能的充放电约束、容量约束和故障率建立电池储能系统的可靠性模型，在此基础上，结合风电场不同调度策略建立含电池储能风电场的可靠性模型。考虑常规机组的随机故障和负荷的随机波动，基于序贯蒙特卡洛方法建立含电池储能风电场的发电系统风险评估模型，并给出评估指标。在Matlab中编写相关评估程序，通过对IEEE-RTS79算例进行仿真，从风险管控方面给出能降低系统风险的电池储能充放电约束、电池储能电量和风电场调度策略，为风电场用电池储能系统的设计和风能调度策略的选取提供重要参考。关键词：序贯蒙特卡洛仿真；风险评估；发电系统；电

3、池储能；风电中图分类号：TM71文献标识码：AEENS(期望供电量)等可靠性指标，但未考虑由此0引言引起的后果严重程度，即未考虑给系统带来的风险。由于风电场有功出力存在很大的波动性和不可综上所述，本文考虑风电机组的功率特性、风机控性，大规模风电并网给电力系统带来较大的风的故障率等因素建立风电机组的可靠性模型；针对险_】'2J。近年来，在大型风电场中添加储能以平滑多种风能调度策略，考虑电池储能的充放电约束、电风电场出力已得到广泛研究，其中随着电池储能成量约束建立储能系统的可靠性模型；在此基础上，考本的降低，技术指标的

4、提高，电池储能发展迅速，虑风速的随机性、风电场尾流效应建立含电池储能并开始了初步的示范应用，但如何最大程度地降低风电场的可靠性模型。基于序贯蒙特卡洛方法，考虑常规发电机组的随机故障和负荷的随机波动，建风电给电力系统带来的风险，合理选择风电和储能的运行方式、确定储能的容量和充放电约束是关键，立含储能风电场发电系统的风险评估模型。在因此迫切需要分析不同因素对电池储能系统的影Matlab中编写相关评估程序，通过对IEEE-RTS79算例进行仿真，分析风能调度策略、允许风电接入比响，并对含电池储能风电场的发电系统进行风险评

5、例、电池储能充放电约束和电池储能电量对发电系估。文献[4，5]考虑了风能的随机性、尾流效应、风统风险的影响，从风险管控方面给出能降低发电系电机组的老化和故障等环节，建立风电机组的可靠性模型，但未考虑降额状态，且仅对风电场进行建统风险的定性结论，为电池储能系统的设计和风能调度策略的选取提供重要参考。模，未建立电池储能的可靠性模型。文献[6]建立了含储能的风电机组的可靠性模型，文献[7，8]建1常规风电场可靠性模型立了含储能风电场的可靠性模型，其中考虑了储能的充放电约束、电量约束和允许风电接入比例等因1．1风速模型素，

6、但未考虑风电机组和储能装置的强迫停运率。自回归滑动平均模型(Auto—Regressiveand文献[9]建立了包含多个独立风电机组、电池储能MovingAverageModel，ARMA模型)是研究时间序和负载独立系统的概率模型，并对其进行评估，给出列的重要方法。对某个特定风电场，风速的时间序收稿日期：2013-04-07基金项目：国家高技术研究发展(863)计划(2012AA050201)通信作者：蒋程(1986一)，男，博士研究生，主要从事电力系统分析与控制、电力系统安全和可靠性分析方面的研究。jc_2002

7、@163．COB208太阳能学报35卷列可用ARMA模型表示¨，如式(1)所示。图1中，A为停运率，停运次数／年；A为降额Yf=lY￡一1+2y￡一2+⋯+Yf一+率，降额次数／年；为从停运状态修复的修复率，+01￡￡一l—2一2一⋯一OmOl(1)修复次数／年；为从降额状态修复的修复率，修复式中，Y——f时刻时间序列值；(i=1，2，3⋯n)次数／年。和oj(J=1，2，3⋯m)——自回归和滑动平均参数；通常情况下认为风机的停运和降额状态是随机，——服从(0，)分布的标准正态白噪声。这些事件，而且其运行、降额和修

8、复时间服从指数分参数可通过对历史数据的分析估计出来。布¨，根据图1，可得出以下结果：根据式(1)，t时刻风速可表示为：l=一(1／Af+1／Ad)lnUl(4)(t)：+Y(2)2=一1f·lnU2(5)式中，和Or——历史平均风速和标准差。3=一1d。lnU3(6)在大型风电场中，由于尾流效应的影响，坐落于式中，丁、r、r。——运行、停运、降额所持续的时下