中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (7): 82-97.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403025
收稿日期:
2024-03-07
接受日期:
2024-06-24
出版日期:
2024-07-28
发布日期:
2024-07-23
作者简介:
刘抒睿(2000—),男,硕士研究生,从事混合储能容量配置研究,E-mail:1036717324@qq.com基金资助:
Shurui LIU1(), Peiqiang LI1(
), Jiayu CHEN1, Yashi GUO2
Received:
2024-03-07
Accepted:
2024-06-24
Online:
2024-07-28
Published:
2024-07-23
Supported by:
摘要:
在清洁能源发展迅速的大环境下,风电出力的随机性和波动性会对电力系统的稳定造成影响,因此对风电波动平抑是当前清洁能源发展的一个基础性问题。提出一种基于改进后的北方苍鹰算法(sine-cosine northern goshawk optimization,SCNGO)优化变分模态分解(VMD)参数平抑风电波动的混合储能容量配置策略,对风电功率进行参数优化的VMD过后利用皮尔逊相关性分析判断强弱相关分界点,经过2次分配后得到并网功率与混合储能功率;对混合储能功率进行基于t检验分频算法的功率分配,得到蓄电池/超级电容的容量配置。基于此策略,以储能元件年综合成本作为模型,结合算例进行经济性评估并对并网功率进行波动量分析及改进北方苍鹰算法的优越性分析。结果表明:基于SCNGO-VMD的储能容量配置策略能有效平抑风电波动,平抑后的并网功率1 min、10 min的最大波动量仅为国家要求的18.2%、45.52%,相应的储能配置成本为传统配置策略中的最低值。其配置的混合储能容量更具经济性,验证了改进的北方苍鹰算法在迭代速度与精度上均优于传统的智能优化算法。
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装机容量/MW | 1 min最大波动量/MW | 10 min最大波动量/MW | ||
<30 | 3 | 10 | ||
30~50 | 装机容量/10 | 装机容量/3 | ||
>50 | 15 | 50 |
表 1 国家标准风电波动要求
Table 1 Wind power fluctuation requirements by national standard
装机容量/MW | 1 min最大波动量/MW | 10 min最大波动量/MW | ||
<30 | 3 | 10 | ||
30~50 | 装机容量/10 | 装机容量/3 | ||
>50 | 15 | 50 |
数据 | 10 min最大波动/MW | 1 min最大波动/MW | ||
国家标准并网要求 | 17.1 | 5.00 | ||
本文Pwind | 18.1 | 9.46 |
表 2 1 min与10 min波动量分析
Table 2 Analysis of 1 min and 10 min fluctuations
数据 | 10 min最大波动/MW | 1 min最大波动/MW | ||
国家标准并网要求 | 17.1 | 5.00 | ||
本文Pwind | 18.1 | 9.46 |
IMF分量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||
t检验结果 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表 3 t检验结果
Table 3 T-test results
IMF分量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||
t检验结果 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
储能类型 | 参数 | 数值 | ||
蓄电池(BAT) | 单位功率成本/(元·kW–1) | 3400 | ||
单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | 2200 | |||
年运行成本/(元·(kW·h)–1) | 370 | |||
年维护成本/(元·(kW·h)–1) | 90 | |||
年报废置换成本/(元·(kW·h)–1) | 120 | |||
充放电效率/% | 85 | |||
SOC上下限 | (0.8, 0.2) | |||
蓄电池寿命/年 | 10 | |||
超级电容器(SC) | 单位功率成本/(元·kW–1) | 1100 | ||
单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | 12000 | |||
年运行成本/(元·(kW·h)–1) | 200 | |||
年维护成本/(元·(kW·h)–1) | 0 | |||
年报废置换成本/(元·(kW·h)–1) | 30 | |||
充放电效率/% | 95 | |||
SOC上下限 | (0.9, 0.1) | |||
超级电容寿命/年 | 20 | |||
其他 | 风电工程寿命/年 | 20 | ||
贴现率/% | 0.06 |
表 4 储能相关参数
Table 4 Energy storage related parameters
储能类型 | 参数 | 数值 | ||
蓄电池(BAT) | 单位功率成本/(元·kW–1) | 3400 | ||
单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | 2200 | |||
年运行成本/(元·(kW·h)–1) | 370 | |||
年维护成本/(元·(kW·h)–1) | 90 | |||
年报废置换成本/(元·(kW·h)–1) | 120 | |||
充放电效率/% | 85 | |||
SOC上下限 | (0.8, 0.2) | |||
蓄电池寿命/年 | 10 | |||
超级电容器(SC) | 单位功率成本/(元·kW–1) | 1100 | ||
单位容量成本/(元·(kW·h)–1) | 12000 | |||
年运行成本/(元·(kW·h)–1) | 200 | |||
年维护成本/(元·(kW·h)–1) | 0 | |||
年报废置换成本/(元·(kW·h)–1) | 30 | |||
充放电效率/% | 95 | |||
SOC上下限 | (0.9, 0.1) | |||
超级电容寿命/年 | 20 | |||
其他 | 风电工程寿命/年 | 20 | ||
贴现率/% | 0.06 |
策略 | PbN/MW | EbN/(MW·h) | PsN/MW | EsN/(MW·h) | CHESS/万元 | |||||
蓄电池 | 7.595 | 0.207 | — | — | 4398.212 | |||||
超级电容 | — | — | 7.195 | 0.153 | 4458.735 | |||||
EMD+ T-tFD | 5.878 | 0.205 | 6.198 | 0.097 | 4178.735 | |||||
VMD+ T-tFD | 5.807 | 0.201 | 5.797 | 0.059 | 2198.760 |
表 5 各分配策略结果分析
Table 5 Results of different allocation strategies
策略 | PbN/MW | EbN/(MW·h) | PsN/MW | EsN/(MW·h) | CHESS/万元 | |||||
蓄电池 | 7.595 | 0.207 | — | — | 4398.212 | |||||
超级电容 | — | — | 7.195 | 0.153 | 4458.735 | |||||
EMD+ T-tFD | 5.878 | 0.205 | 6.198 | 0.097 | 4178.735 | |||||
VMD+ T-tFD | 5.807 | 0.201 | 5.797 | 0.059 | 2198.760 |
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