含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题研究
​吕兴武
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​吕兴武,. 含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题研究[J]. 现代经济研究进展,2022.1. DOI:10.12721/ccn.2022.157004.
摘要:
在论文观点的阐释过程中,就储能系统通过有针对性的调峰,如何有效进行风电问题的消纳进行了观点的阐释和分析。同时在研究过程中,结合相应的分析,了解不同接纳方式在不同储能容量模式下以及不同风电渗透率下的风电接纳水平以及其对应的系统经济性。基于此,了解当前在系统风电接纳能力表现上,储能装置对其产生的影响,剖析经济弃风问题产生的原因。通过本文的观点论述和探讨,促使我们能够对含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题有清晰、全面的理解。这对于我们更好实现系统风电接纳能力的提升,更好进行经济弃风问题的控制起到了一定的积极帮助。
关键词: 含风电与储能系统的调峰经济弃风问题研究探讨
DOI:10.12721/ccn.2022.157004
基金资助:

就当前来说,风电作为一种清洁能源,备受全球各个国家的关注。但是在发展风电的过程中,也暴露出一些问题。目前来看,在针对风电问题进行探讨的过程中,诸如风电调峰问题、风电接纳能力以及风储联合运行等问题备受国内外学者的关注,学者也围绕这些问题展开了深入、全面的探讨和分析。

一、国内外学者关于风电调峰、接纳以及风储联合运行问题的剖析

通过对学术界既有研究观点的汇总和分析,事实上,已经有不少学者纷纷就风电调峰、风电接纳能力以及风储联合运行问题展开了大量的探讨。这些探讨为我们进行相应观点的探讨和论述指明了清晰的发展方向。综合既有的研究观点来看,具体如下:

有学者在研究中实现水电和风电的融合,提出了风水联合运行思路,针对水电、火电为风电调峰的相应能力给出了针对性的计算方法。另外还有学者在研究工作开展上,基于当前既有的能源结构布局,强调在进行风电消纳能力的改善上,可以采取合理弃风的方式来实现相应目标的达成。在研究中,学者还立足风电反调峰性视角出发,针对当前进行合理弃风的可行性以及必要性进行了观点的阐释和分析。也有学者提出,在含风电系统设计过程中,可以引入压缩气体储能装置,通过装置作用发挥,能够对机组产生积极的影响。此外,在研究中,学者认为可以通过科学合理的设计运行方式,从而确保储能系统能够和风电系统之间实现精确、高效切换,从而有效进行风电输出功率的平抑,基于此确保能够实现电力系统实时调度需求的达成。

在既有的研究中,学者在进行系统调峰充裕度的评价上,更多是探讨系统调峰能力是否能够契合调峰需求。通过分析,明确系统在风电接纳方面的能力和水平。在进行调峰操作上,对于调峰需求的践行而言,通常是对负荷最大峰谷差进行针对性的评价和分析,这种方式在践行上,有较高的粗放表现,无法确保对系统风电接纳能力作出全面、精准的评估。而且在进行评估的过程中,对于储能装置在于电网配合实现风电的消纳方面,更关注的是运行模式的筛选。基于不同场景差异,就系统弃风量的影响较少会作出精准的定量评价和探讨。

为此本文在观点探讨上,在进行调峰实现上,就风电介入引入的新增旋转备用约束和供热期供热机组的调峰能力进行分析,从而进行对应的模型构建,基于此就调峰容量比、储能容量以及风电渗透率等对系统能耗、风电接纳水平以及火电组处于低谷阶段时其对调峰能力产生的相应影响,剖析经济弃风因素的产生原因,并探讨了不同模型构建背景下对应的风电经济以及最大接纳比例等内容。

二、含风电与储能系统的调度模式

(一)风电经济接纳调度模式

对于风电经济接纳调度模式而言,其在整个电力系统的顺畅运行以及有最小系统总能耗情况下实现风电的接纳,有针对性达成系统煤耗的最大化降低有积极帮助。而且其能够充分契合节能发电调度的经济、节能标准。基于该模式,对于可接纳风电容量在概念的界定上,其被看作是风电经济接纳量。

对于部分时段而言,在实现风电的接入上,可能存在风电接入过量的情况,在这种情况下,火电机组在运行过程中,处于低出力运行状态,或是在过程中有频繁启停的情况发生,为此这也会导致机组在运行过程中不具备出色的经济性。为充分确保系统在运行过程中能够实现经济、高效的运行,采取合理的弃风模式有积极意义。通常我们将该弃风模式称作是经济弃风。基于该模式进行储能装置的计入,其本身在达成削峰填谷目标上有较为突出的作用和价值,而且在工作实现上,能够满足系统备用容量提供的需求,致使机组在运行过程中不会有太多的启停次数。为此,通过该方式,对于更好实现系统整体能耗的节省有一定的积极价值和意义。

(二)风电最大接纳调度模式

风电最大接纳模式下,强调的是系统在运行过程中,其在确保功率平衡等技术约束基础上,尽可能减少弃风的出现概率,最大限度实现风电的接纳。基于此,确保在运行过程中,能够全额收购风电的保障性能。基于该模式影响,在进行壳接纳风电容量的概念界定上,其一般被称作是风电最大接纳量。

处于风电最大接纳调度模式下,此时对于储能装置而言,若是为负荷低谷阶段,此时储能装置实际上相当于是一个负荷,其作用在于进行能量的吸收,满足风电的调峰需求。通过这种方式,能够为风电提供最大的接纳空间。只有在有过多风电,而且这些风电无法为储能装置全部吸收的情况下,方可做出弃风的选择。

三、含风电系统调峰能力解读

(一)调峰容量比

在火电机组处于运行的模式下,此时由于最小以及最大技术出力的制约,可能会导致火电机组正常发电出力的过程中,最小出力仅仅是额定出力的70%左右。甚至一些机组在最小出力表现上,可能是额定出力的50-60%比例。考虑到北方地区在冬季的时候需要供热,所以在北方地区冬季的额时候,机组最小出力一般是额定出力的90%。这也就意味着,对于功率是200MW的机组而言,其处于正常运行状态下,对应的最小发电容量可能仅有140MW。基于分析可知,对于火电机组而言,其在正常运行的过程中,对应的灵活变动出力范畴一般是140-200MW。为此在进行相应的界定上,对于该灵活变化的容量数值和机组额定容量之间进行相比,得出的结果即为调峰容量比。

(二)系统调峰能力

在进行系统调峰能力的解读上,对于火电机组而言,其通常有以下几种分类,分别是常规火电机组、供热机组以及燃汽轮机机组等。对于供热机组的工作而言,其在热电联产的过程中一般会有较高到了经济性,所以此时供热机组在过程中扮演的是基荷运行角色,一般不适合用来满足调峰要求。而对于燃气轮机机组而言,该机组在运行的过程中,有较快的启动速度,而且可以满足频繁启动的要求,所以在使用上,选择燃气轮机机组作为调峰机组有较高的契合度。对于常规的火电机组而言,其在额定出力或是接近额定出力情况下有较为出色的运行经济性。但是在常规火电机组运用过程中,其有相对较长的启停周期,所以难以满足频繁启动的要求。一般来说,在大规模的风电并网实现后,若是系统依然有较大的调峰压力,此时在进行机组的规划上,一般是忽视常规火电机组在运行过程中的经济性,在进行调峰实现上,将常规火电机组看作是的热备用机组,通过这种方式,满足调峰要求。

对于电网的调峰实现来说,在进行调峰能力的计算上,一般采取的公式为正常运行机组出力以及运行机组最小技术出力的差值。火电机组的调峰能力主要受到最小出力的限制,而且一般来说出力越小经济性越差,火电机组的调峰能力越充足,电力系统由于调峰问题遭受的经济损失期望值越小,运行经济性越高。系统各时段的调峰能力为该时段各机组的出力与其最小出力之差的总和。

四、总结

总之,针对含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题展开深入的研究,为更好满足相应的电力运行需求起到了积极推动作用。

参考文献:

[1]李丰,张粒子,舒隽,葛晓琳.含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题研究[J].华东电力,2012,40(10):1695-1700.

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