用于短期电网调度的风电场储能容量估算法

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1、用于短期电网调度的风电场储能容量估算法孔飞飞1晁勤1袁铁江1李建林2曾信义1袁建党11.新疆大学电气工程学院.新疆乌鲁木齐830047;2.中国电力科学研究院，北京100192摘要：为实现电网对风电场出力的短期调度，提出基于正态分布的风电场储能系统容量估算法。通过对比历史风电出力样本数据与电网调度数据值，运用统计的方法分析样本区间内功率偏差值的正态分布参数。并提出采用储能经济因子对储能效果加以评估。以新疆某中型风电场长期统计的风速、实际风电出力和预报出力数据为样本数据，运用所提方法对其所需储能容量进行估算。仿真结果表明，所得储能容量能使风电场满足调度出力要求，且

2、其小于风电场容量的10％.验证了所提方法的经济性和可行性。短期电网调度;风电场；储能；容量;正态分布;估算TM614A1006-6047(2012)07-0021-042011-04-192012-05-23基金项目：国家自然科学基金资助项目(51067009，50907067);新疆自然科学基金资助项目(2010211A10)万方数据第32卷万方数据望竺21竺兰兰兰兰：：兰提高风电场出力精度的一种方法是利用储能系统。如果实际风电场出力大于预报值．那么储能系统充电；反之，储能系统放电．减小预报值与实际出力问的误差，从而提高风电场出力预报精度。因此．增加储能系统的

3、风电场出力在一定时间内是可预测的。对电网公司而言．实现了对风电场出力的短期调度。圈2为用于短期电网涮度的风电场储能系统r作示意图，图中，‰为风电场预报出力曲线，几为风电场实际m力曲线：A—c浅灰色区域表示储能系统充电能量．C—E深灰色区域表示储能系统放电能量。此时，储能系统处于循环充放电过程。R．的确定受以下因素影响：预报风电出力所用算法、该风电场的稳定输出功率、某时段的m力掼报和赭能系统的充放电状态。最终．电网公司和风电场共同确定短时的风电预报出力．使风电出力寅现小时级的稳定出力和短期电网凋窿圈2用于短期电网调度的风电场储能系统工作示意圈Fig2Schemat

4、icdiagramofwindfarmenergystoragesystemfor#ho^-teflnⅢ'werdispatch2基于正态分布的储能系统容量估算法2．1储能容量估算在风电场储能系统中．存在各种基于不同控制目标的储能技术=。。nl。在最大限度考虑储能系统经济效益的情况下．本文采取用于短期电网调度的风电场储能控制技术。储能系统的目标是跟踪风电H{力预报值和实际出力问的功率偏差．并相应进行充电或放电，使风电场出力在短期内维持稳定。为估算所需的储能容量．就需知道风电场所在位置的风速数据。通常在15min内的风速预报数据是可利用的(风电场H{力预报问隔￡．

5、。≤15min)。参考风电场典型功率输H{曲线．根据预测风速得出同一时期内风电场的预报出力R。(￡)(本文心。(1)是根据风电场历史数据和前期研究所得)。样本时间定义为：t=it。(1)其中．i为样本数量。令AP(t)为风电场实际出力和预报出力问的功率偏差．即AP(1)=P。(￡)一，k(E)。按照最优分类的定义，可计算出样本AP(￡)的正态分布如图3所示。图中．约有99．7％的情况处于该样本[芦一30-．／z+30"]区间内，／I,、0-分别为样本的平均值和标准差。理论2j．1么2≤。p、”p·”pop-’{’p+：I’p‘j”■’‘图3功宰偏差的馘辜密度曲线

6、Fig3ProhabilitydensityⅢeofpowerdeviation上，根据30-原理，罔3所示区域包括99．7％的情况下的风电场预报出力和实际输出功率问的偏差。但考虑到该地Ⅸ极端气候情况以及不同季节随机风所占比例的差异，通过对历史风速数据进行对比分析．所选样本应符合以下特点：基本包含在当地全年极端恶劣气候条件下的风电出力：与历史同期风电出力申u比随机出力较明显；考虑年度电网侧负荷的变化．以确保估算的储能容量足够达到维持电网稳定的最低要求，采用3个平行样本，样本1的平均值IZl、标准差∽为．p=AP=-1￡IAP(t,)l(2)r，={}[(△P(‘

7、．)一面_)2+(”(f2)一面f)2”-+(Ap(t．)-AP,)2¨‘(3)其巾，i为样本1的样本数量；‘(，=l，2，⋯，j)为第j个样本对应的时间；j耳为第，个样本在￡．时间内的功率偏差平均值。可求出储能系统容量E。筠：点蠢5=J’蠢s日(4)％=max{k一3q：，J一+3听

8、Jj=1．2，3(5)PBⅨ=max{R-．％．凡}(6)其中．B．、，k、尸b分别为3个样本计算出的储能功率；R瞄为最终所需储能功率；日为AP(t)持续为正值或负值的小时数．其取值主要取决于风电出力预报预测风电场实际出力持续低于或高于预报出力小时数的准确度lI“．当预报精度偏低

9、、系统备用容量不足时．应