[发明专利]一种风电装机与储能电池容量比例的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源优化技术，特别涉及一种并网风电场中风电装机与储能电池容量比例的优化方法。

背景技术

我国风力发电正在快速发展。到2012年底，全国风力发电量达1008亿kWh，比2011年增长四成，风电约占全国总上网电量的2.0%。与化石燃料发电相比，风力发电具有间歇性、随机性、反调峰性及波动大的特点，大规模风电并网将对电网平稳运行造成冲击，而大容量储能技术可以解决间歇性的风电并网问题。目前电池储能的成本还较高，如张北国家风光储输综合示范项目中，蓄电池成本就占风光储输综合示范项目造价的20%～30%。尽管储能系统对风电等可再生能源并网有积极的作用，但一个现实问题是储能的配置增加了已经比较昂贵的风力发电成本，使得风储系统在市场环境下更不经济。但是如果根据储能需求合理地配置储能容量，则相应的储能成本也可以大幅降低。

储能电池中，钠硫电池在国外是发展相对成熟的储能电池，实际比能量可达150W·h/kg以上，是铅酸电池的4-5倍；可连续充放电近4000次；响应时间短；寿命可达10-15年。钠硫电池在2002年已在日本进入商业化实施阶段，2007年日本年产钠硫电池量已超过100MW，已建成运行世界上最大规模(34MW/244.8MWh)的钠硫电池储能装置，并在美国等国也建立了钠硫电池储能装置，是应用潜力最大的储能电池之一。

鉴于目前钠硫电池的成本还比较高，因此有必要建立以成本最优化为目的的计算方法，研究如何优化风电装机与储能容量的合理比例。

发明内容

本发明是针对现在风能和电池储能成本都高的问题，提出一种风电装机与储能电池容量比例的优化方法，以成本最优化为目的，建立计算公式，找出合理的风电装机与储能容量比例设置方法，大大提高能源的利用率。

本发明的技术方案为：一种风电装机与储能电池容量比例的优化方法，具体包括如下步骤：

1）并网风电场能源系统的配置设置：

设定本地区用电量一定，设定风电在能源系统中的不同渗透率，将本地区年度用电负荷曲线、年度电池储能系统用电负荷曲线，年度风电发电负荷曲线、年度火力发电负荷曲线输入EnergyPLAN软件，EnergyPLAN软件模拟计算出不同风电渗透率的下火电、风电装机容量；

2）年均总投资成本计算：

按以下公式计算并网风电场能源系统的年均总成本：

C_total = ( C_pp×P_pp ) /y _pp + ( C_wind×P_wind ) /y_wind + ( C_storage×P_storage ) /y_storage            

其中C_total 为并网风电场能源系统的年均总成本，单位百万元；C_pp、C_wind、C_storage分别为火电厂、风电场、电池储能系统的投资成本，单位百万元/MW；P_pp、P_wind、P_storage分别为传统火电厂、风电场、电池储能系统的装机容量，单位MW；y_pp、y_wind、y_storage分别为传统火电厂、风电场、电池储能系统的通常使用年限，单位年；

3）风电装机与储能容量比例优化：

首先用下列公式计算不同风机容量下不同风储比例下的相对变化率R值，