前言
不同于光伏独立系统以平衡负荷电量为目标,光伏电站需要跟踪调度中心下达的计划出力曲线。光伏发电存在随机性和波动性的特点,大规模集中式光伏电站集群引起出力变化,并且其有功功率上调节能力较弱,将大量占用系统备用资源,影响电网的经济稳定运行,同时光伏电站本身需要弃光及承担相应的考核费用。储能电池具有快速双向调节能力,光伏电站侧配备储能系统可有效跟踪计划出力,主动参与电网调度。可见光储联合发电可为大容量光伏集中并网提供新的解决思路,是未来的发展方向。
光储电站系统结构
光伏系统与储能系统均采用模块化的安装方式,且耦合方式为集中式,即功率差额在电站低压侧集中补偿。光储电站系统结构如图所示。
光伏电站侧配备储能系统后,相当于将网内常规电源对光伏电站的外部功率补偿变为电站内部的补偿调节,在一定程度上降低了发电的不确定性,增强了计划跟踪能力,使得光储电站主动参与电网调度成为可能。考核费用的设置可减少大规模新能源并网对电网运行效益的冲击,也从政策层面上通过价格杠杆调动发电企业配置储能系统的积极性。
光储电站调度模式
根据《山东电网光伏电站调度管理规定(试行)》,光伏电站应严格执行省调下达的日发电调度计划曲线和调度指令,及时调节有功出力,对于实际出力偏移调度计划的部分将按照曲线违约考核。光伏电站的调度模式分为4种模式,颇具参考价值。4种模式分别为:最大出力模式、恒出力模式、无约束模式、联络线调整模式。恒出力模式的调度曲线为一条直线,不符合光伏出力特性,对储能容量要求较高,不适用于当前的储能技术条件及市场条件;无约束模式在没有峰谷电价差的情况下,配置储能系统反而降低光储电站的收益,并且不符合电网安全经济运行要求。本程序只针对最大出力模式和联络线调整模式进行分析:1)最大出力模式:以电站端上报的预测出力曲线为基础,调度中心对光储电站下达出力计划。
目前,光伏电站的配套电网送出工程建设周期长,与光伏电站容量规划不匹配,由于存在输电线路安全稳定运行极限,发电高峰时段光伏电站不能满发,造成弃光。这种调度模式下,调度中心对预测曲线进行适度修改,限制光伏出力。本文假设联络线调整模式下,有功率输出时段的光储最大出力为装机容量的 90%,最小出力为装机容量的10%。无功率输出时段不出力,调度曲线示意图如下图所示。
储能运行损耗分析
电池可用容量衰减到一定程度所发生的充放电循环次数称为电池的循环寿命,与温度、放电深度等多个因素有关。本文考虑电池循环寿命的主要影响因素放电深度Dbess,并与实际运行情况相结合,得到电池单次放电损耗成本的计算方法。
在光储电站实际运行情况中,并不能保证每次放电深度都与测试深度吻合,这导致储能电池损耗成本难以确定。本程序拟合放电深度与循环寿命的对应关系数据,得到合理放电区间内任意放电深度对应的循环寿命曲线,并基于此曲线,建立了电池单次放电寿命损耗率这一指标,从而可在实际运行中定量计算储能电池的损耗成本。
程序介绍
注意:本程序只复现了文中方案3部分!
光储联合发电系统是促进大容量光伏电站集中并网的解决方案之一。因现阶段储能造价较高,所以合理配置储能容量是提高光储电站经济性的重要前提。该文对光储电站不同调度模式进行分析,从发电企业的角度出发以净收益最优为目标建立储能容量优化模型。模型中,结合电池循环寿命数据,建立电池损耗成本函数,定量计算储能实际运行成本,同时计及售电收益、考核费用,并通过多种方案对比,仿真验证模型有效性。最后对影响光储电站经济性的敏感因素进行分析,为光储电站在不同调度模式、不同市场环境下的储能容量选择提供参考信息。程序中算例丰富,注释清晰,干货满满,创新性和可扩展性很高,足以撑起一篇高水平论文!下面对程序做简要介绍!
程序适用平台:Matlab+Yalmip+Cplex;
参考文献:《多种调度模式下的光储电站经济性最优储能容量配置分析》-太阳能学报;
程序结果
部分程序
%% 定义基础参数
betasta=1000;%定义光伏上网电价,与原文有出入,具体解释我在word中整理了
betab=1200;%定义储能上网电价,与原文数值有些出入,具体解释我在word中整理了
pchrmax=3;%定义最大充放电功率,数值取3,此处可以随意取值,不同的取值结果略
%有不同,一般小于3比较合适,我取了2.5,取3的话结果您可以自己试验下
pdismax=2.5;%定义最大放放电功率,数值取3
arf=600000;%储能投资成本
ebatmin=1;%配置最小容量
ebatmax=6;%配置最大容量
betapum=500;%偏差惩罚费用,与原文有出入,新的计算方式见word
%[2585 2671 2757 2857 2464 2250 ]
%% 定义变量
pdis=sdpvar(1,14); %储能充电功率
pchr=sdpvar(1,14); %储能放电功率
ebat=sdpvar(1,1);%储能配置容量
pgird=sdpvar(1,14);%并网功率
ess=sdpvar(1,14);%储能容量,即soc值,soc=ess/essmax,
sqrs=sdpvar(1,14);%偏差电量计算
%% 定义约束
C=[];%初始化约束
%% 并网功率计算式,对应原文式12
ppv(t)-pchr(t)+pdis(t)==pgird(t),
%% 储能充放电功率约束以及容量约束,对应原文式13、14、15
0<=pchr(t)<=pchrmax,
0<=pdis(t)<=pdismax,
0.2*ebat<=ess(t)<=0.8*ebat,
%% 储能蓄电量约束等式,该公式对应式15 具体转换过程见word
ess(t)==ess(t-1)+pchr(t)-pdis(t),
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