提高风电接纳的储热系统容量优化配置

第38卷第4期2019年4月
电工电能新技术
Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy
Vol.38,No.4
Apr.2019
收稿日期:2018-03-15
基金项目:国家电网公司科技项目(基于新能源接纳的电网调度支持技术研究应用)㊁国家自然科学基金项目
(U1766204)㊁2017年吉林省发改委产业创新专项项目(2017C017-2)㊁吉林省教育厅 十三五 科学技术研究
项目(吉教科合字[2016]第88号)
作者简介:葛维春(1961-),男,辽宁籍,教授级高级工程师,博士,主要从事电力系统运行与控制㊁源网荷协同接纳调
控技术㊁智能电网调控技术等方面的研究;
李军徽(1976-),男,陕西籍,副教授,主要研究方向为新能源运行与控制㊁大规模储能技术(通讯作者)㊂
提高风电接纳的储热系统容量优化配置
葛维春1,李军徽2,马㊀腾2,李家珏3,高㊀凯1,杨继男1
,王顺江1
(1.国网辽宁省电力有限公司,辽宁沈阳110004;2.东北电力大学电气工程学院,
吉林省吉林市132012;3.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院,辽宁沈阳110006)
摘要:在东北地区,为保证冬季供暖需求,热电联产机组热出力较高,受热㊁电出力耦合关系限制,风电接纳空间有限㊂通过电锅炉等装置将电能转换为热能存储于储热系统可以起到减小负荷峰谷差㊁提高电网风电接纳能力的作用㊂以辽宁某地区供暖期风电并网受限的情况为例,以综合效益最大化为目标,考虑储热系统投资成本㊁运维成本㊁风热转化收益㊁节省供热燃煤收益㊁补偿收益等因素,建立一种储热系统辅助电网调峰的优化配置模型,通过模型求解得到最优储热系统容量配置㊂最后基于辽宁电网运行数据,通过算例验证了所提配置方法的有效性㊂关键词:风电;峰谷差;储热系统;综合效益
DOI :10.12067/ATEEE1803041㊀㊀㊀文章编号:1003-3076(2019)04-0064-07㊀㊀㊀中图分类号:TM734
1㊀引言
随着雾霾问题的日益恶化,大力开发清洁能源
成为解决环境问题的有效途径[1]㊂在可再生能源飞速发展的同时,以风电为代表的大规模新能源并网给常规电力系统带来了诸多问题[2]㊂根据国家能源局最新数据统计,2017年全国风电新增并网容量为1503万kW,累计并网装机容量达1.64亿kW,占全部发电装机容量的9.2%;平均弃风率仍高达
12%,弃风问题不容忽视[3,4]㊂
由于风电具有波动性㊁间歇性等特点,大规模风电并网给电网调峰带来巨大负担[5,6],为应对风电并网带来的调峰问题,最大化接纳风电,火电机组需
留有足够的向下调节空间[7]㊂在东北地区,由于冬季供暖需求较大[8],热电耦合特性限制了热电联产机组的调峰能力[9],如果进一步接纳风电将造成电网调峰机组进入非常规出力[10],可能导致机组启停
调峰,使冬季电网调峰问题愈加严峻[11,12]㊂
近年来,储热系统由于具有响应速度快㊁建设成
本低等调峰优势而受到广泛关注[13],储热系统响应速度可达分钟级,能够实现风电功率和能量的快速转移[14],储热系统完全有能力参与系统调峰[15],起到保护电力系统安全运行的作用[16,17],储热系统将成为未来能源互联网中的重要一环[18]㊂截至2017年底,辽宁地区风电装机占比达18.3%,并且建立了卧牛石等大型储能项目基地,故本文以辽宁地区为例进行分析㊂
对于储热辅助电网调峰问题已有相关的研究㊂文献[19]提出在热电联产电厂加装储热装置,实现热电联产机组与风电场的联合调度㊂文献[20]考虑风电场与热电机组的整体经济收益,提出了风电场与热电机组的联合运行策略㊂文献[21]考虑热电机组的热电耦合约束提出了一种计及配置储热装置的热电联产电厂及碳捕集电厂的电力系统优化调度模型㊂文献[22]以最低运行成本为目标,分别建立火电机组㊁热电联产机组㊁电储能系统和蓄热式电锅炉的数学模型研究其综合调度方法㊂文献[23]构建了含热泵的风电供热项目与弃风协调的灵活运
葛维春,李军徽,马㊀腾,等.提高风电接纳的储热系统容量优化配置[J].电工电能新技术,2019,38(4):64-70.
65㊀
行策略,并考虑其经济性,给出了确定风电供热项目最佳配置方案的方法㊂
本文针对辽宁地区冬季供暖期调峰能力不足情况,分析了大规模风电接入对系统调峰造成的影响以及弃风产生的原因,提出利用储热系统对电网负荷 削峰填谷 ,在保证电网稳定运行条件下,辅助电网调峰,提出提高风电接纳的储热系统调峰配置方法,并通过算例验证了本文所提配置方法的有效性㊂
2㊀风电接入引起的调峰问题分析
2.1㊀调峰问题分析
电力系统的安全性要求电力系统电能供需保持动态平衡,调峰机组需要适应电源变化以维持电力系统动态平衡㊂由于风力变化具有波动性㊁间歇性,导致风电出力难以控制,当风电出力较大而负荷需求较小时,调峰机组需压低其出力,如果仍然无法满足电力系统供需平衡,只能采取 弃风限电 的措施以保证电力系统的安全运行㊂
电网调峰示意图如图1所示㊂图1中曲线A 与曲线C 之差为系统峰谷差ΔP :
ΔP =P max -P min
(1)
式中,P max ㊁P min 分别为负荷最大值和最小值㊂
图1㊀电网调峰示意图[24]
Fig.1㊀Peak shaving diagram of power grid
2.2㊀电源结构分析
辽宁省电源结构以火电为主,其次为风电,调节能力较好的水电装机比较少,辽宁省各电源占比情况见表1㊂
表1㊀2017年辽宁省电源容量及其比例Tab.1㊀Power capacity and proportion of
Liaoning province in 2017项目装机容量/MW 占总装机容量比例(%)
总装机38852100火电㊀2474963.7风电㊀711018.3其他㊀
6993
18.0
火电机组包括热电联产机组和常规机组㊂由于冬季需要保证供暖,热电联产机组热出力需保持在一定水平,受热电耦合关系限制,热电联产机组电出力随热出力保持在较高水平㊂并且在夜间,居民及工业用电较少,为了保证电网供需平衡只能限制常规机组的出力,所以供暖期夜间调峰机组向下调节能力有限㊂火电机组出力与常规机组出力㊁供热机组出力的关系为:
P =P e +P re
(2)
式中,P 为火电机组出力;P re 为供热机组出力;P e 为常规机组出力㊂
2.3㊀调峰能力不足引起的风电接入受限分析目前,辽宁省风电装机容量占总装机容量的
18.3%㊂随着大规模风电接入电网,常规调峰机组在跟随负荷变化的同时,还需承担风电并网造成的调峰压力㊂
由于给定时段(22ʒ00~次日6ʒ00)需要保证供暖,热电联产机组受热电耦合特性限制,可接纳风电空间减小,造成大量弃风,弃风电量占可发电量的比例见表2㊂给定时段内平均弃风率达30.9%,在
0ʒ00~6ʒ00时段内弃风现象尤为严重,平均弃风率高达35.17%,风电接入严重受限,弃风现象亟待解决㊂
表2㊀22ʒ00~次日6ʒ00弃风电量占可发电量比例Tab.2㊀Proportion of curtailed wind power to power
generation from 22ʒ00to 6ʒ00next day
㊀㊀时段
弃风率(%)
22ʒ00~23ʒ0022.623ʒ00~0:00
25.10:00~1:0035.11:00~2:0035.12:00~3:0035.23:00~4:0035.24:00~5:0035.25:00~6:00
35.2
典型日风电出力与负荷曲线如图2所示㊂图2中22ʒ00~次日6ʒ00为风电大发时段,期间负荷处于低谷时期;12ʒ00~20ʒ00为风电出力低谷时段,期间负荷处于高峰时期㊂该典型日风电功率呈现 反调峰 特性,即负荷峰谷分布与风电场出力峰谷分布在时序上呈相反特性,这种特性将加大等效负荷峰谷差,加剧电网调峰负担㊂
冬季夜间热负荷较高,热电联产机组向下调节能力有限,式(3)为仅火电机组及风电机组供电时,
66㊀电工电能新技术第38卷第4
期
图2㊀典型日风电出力与负荷曲线示意图Fig.2㊀Schematic diagram of typical day wind power
and load curve
负荷与发电机组出力对应关系,由式(3)可知火电机组下压至其最低出力时,如仍无法满足风电接纳需求,只能采取 弃风限电 的措施㊂故夜间常为弃风严重时段,系统调峰压力较大㊂
P fh=P+P wind(3)式中,P fh为负荷功率;P wind为风电可发功率㊂储热系统可以实现能量的时空平移,在负荷低谷时期,可以提高风电接纳空间,增加风电利用率,故配置一定量储热系统可以有效辅助电网调峰㊂配置储热系统的同时,为提高辅助电网调峰的储热系统经济效益,需要考虑储热成本及收益情况,如何配置储热容量使其效益最大化是研究的关键问题㊂
3㊀储热系统辅助调峰的优化配置方法
3.1㊀储热系统辅助电网调峰原理
风电场多发电量可以通过电锅炉等设备将电能转化为热能存储于储热系统,由图2可知调峰受限时间为22ʒ00~次日6ʒ00,此时为负荷低谷时期,风电处于大发时段,为了进一步接纳风电,火电机组需要按照最小出力发电㊂
对于超出风电接纳空间的部分,可以配置合适容量储热对这部分受限风电进行存储,此时约束条件为:
P fh-P h.min<P wind(4)式中,P h.min为火电机组最小出力㊂
在负荷低谷时段,将限电部分电量转化为热能储存于储热系统中,在热负荷高峰时段释放储存热量,在减少热电联产机组压力的同时为风电接纳提供更大的空间㊂
对于给定负荷预测曲线,在发电机组组合确定的情况下,忽略火电厂用电率及输电网损率,发电机组输出功率为:
P h=ðn i=1P e.i+ðm i=1P re.force i(5)式中,P e.i为调峰机组额定出力;P re.force i为常规机组正常运行的强迫出力;n为调峰机组数量;m为保证常规机组数量㊂
储热系统辅助提高接纳风电电量Q如式(6)和式(7)所示:
Q=ðT t=1P C(t)ηΔt(6)
P C(t)=P ESS-P h.min P windȡP ESS-P h,min
P wind P ESS-P h.min>P windȡ0
{
(7)式中,P C(t)为提高接纳风电功率;η为储热转换效率;P wind为风电可发功率;T为储热系统一天动作时段数;Δt为单时段储热动作时长;P ESS为储热优化配置功率㊂
3.2㊀储热系统梯级调度策略
依据储热系统实际工程约束,储热系统采用梯级调度,按储热容量确定调度等级,即在调度储热过程中超过调度阈值时需按级增加调度储热容量㊂典型日消纳弃风储热梯级调度示意图如图3所示
㊂
图3㊀典型日消纳弃风储热梯级调度示意图
Fig.3㊀The heat storage to absorb abandoned wind
确定100MW为储热单位调度等级,图3中弃风曲线大于0的部分需要调度储热系统进行消纳,可以看出风电大发时段所需调度储热系统较高,但风电出力持续时间较短,导致储热系统经济性较差,故如何合理配置储热使其经济性最优化是关键问题㊂
3.3㊀储热系统容量最优配置模型及收益分析
以储热系统寿命期限内效益最大化为目标,同时考虑各部分的收益及自身的成本,构建一种储热系统最优容量配置方法,其目标函数为:
S(E)=max{D(E)+H(E)+B(E)-
C ESS E-Tη1E-C PESS P ESS}(8)
葛维春,李军徽,马㊀腾,等.提高风电接纳的储热系统容量优化配置[J].电工电能新技术,2019,38(4):64-70.67㊀
式中,E为储热优化配置容量(MW㊃h);C ESS为储热系统容量价格(元/(MW㊃h));T为储热系统寿命期限(年);η1为单位热储能运维成本(元/(MW㊃h));C PESS为储热系统单位功率价格(元/MW); D(E)㊁H(E)㊁B(E)分别为风热转化收益㊁替代供热
受益㊁补偿收益㊂
3.3.1㊀风热转化收益
储热系统可有效对负荷削峰填谷,提高供热机组向下调节能力,本文定义风热转化收益为在负荷低谷时期多接纳的风电功率转化的热量收益㊂风热转化收益为:
D(E)=K E Q Eη(9)
式中,K E为输电企业外送单位热量的价格(元/ (MW㊃h));Q E为储热系统提高风电接纳转化的热量(MW㊃h);η为电锅炉电热转化效率㊂
3.3.2㊀替代供热收益
本文定义替代供热收益为储热系统替代供热机组所减少煤炭燃烧的成本和有害气体排放收益㊂替代供热收益为:
H(E)=(C f+K f b)Q E(10)式中,C f为供热机组产生单位热量的排放废气成本(元/(MW㊃h));K f为煤炭的价格(元/t);b为供热机组煤耗率(kg/(kW㊃h))㊂
3.3.3㊀补偿收益
本文定义储热系统在电网调峰瓶颈期帮助消纳弃风,避免火电机组超出规定而造成机组启停所获得的补偿收益㊂
储热系统补偿收益为:
B(E)=Q E P p(11)式中,P p为电网对非常规调峰机组的调峰电量补偿价格(元/(MW㊃h))㊂
根据本文提出的储热容量优化配置方法及约束条件可知,当P fh较小,受限风电较少且受限时间较短时,根据式(8)可知,配置少量的储热E即可提高负荷低谷时段的调峰能力;根据式(9)~式(11),随配置储热容量增加,风热转化收益D㊁替代供热收益H和补偿收益B会快速增加,使得储热系统的收益大于储热投资成本;当P fh较大时,受限风电较多,根据式(8)可知,所需储热系统容量E将随之增加,考虑储热系统的成本因素,当储热系统容量超过一定值时,其收益不增反降㊂因此,当储热系统配置容量达到一定规模时,存在最优的配置容量使得整体经济收益达到最大化㊂4㊀算例分析
4.1㊀算例条件
以辽宁省电网为例,因为冬季需要保证供暖,夜间负荷需求处于低谷时段,风电出力比较大,因此调峰问题严重㊂典型日负荷高峰为19944MW,负荷低谷为15771MW;设计保证规定要求的火电机组运行方式,600MW机组7台(供热机组2台),350MW机组15台(供热机组6台),300MW机组16台(供热机组6台),200MW机组23台(供热机组10台),
100MW机组22台(供热机组12台),火电机组最小出力为13471MW,可以提供的风电接纳空间为2300MW㊂该地区负荷情况如图4所示㊂
图4㊀典型日负荷曲线
Fig.4㊀Typical day load curve
给定计算条件如下:①谷时购电价格为293元/(MW㊃h);峰时售热价格为30元/GJ;②储热系统循环寿命为25年,系统能量转换率为95%,容量价格20万元/(MW㊃h),功率价格为120万元/MW;
③替代供热机组收益中,C f=230元/(MW㊃h),K f= 400元/t,供热机组煤耗率b取0.48kg/(kW㊃h);④为简化计算,考虑实际情况,拟定负荷低谷时段0ʒ00~6ʒ00,储热设备日充放一次,调度级为10MW,负荷低谷时储热系统吸收风电场多发电量,在负荷需求较高时储热系统为热负荷供热;每年供热季为11月1日~次年3月31日;⑤单位热储能运维成本为11元/(MW㊃h),P p=300元/(MW㊃h)㊂4.2㊀算例结果
根据式(7)可知,随着储热系统配置容量的增加,减少的弃风量随之增加,由于储热系统采用梯级调度方式,过多配置储热容量将会降低整体的经济性及储热的利用率,盲目配置过多储热并不能提高整体的收益,因此存在最优储热系统配置容量使整体效益最佳㊂
68㊀电工电能新技术
第38卷第4期
根据式(8)计算出配置不同容量储热系统的收益,具体构成及收益情况见表3㊂储热效益与配置容量的对应情况如图5所示㊂可以看出,随着储热系统配置容量的增加,储热收益变化趋势呈阶梯状变化,这是由于梯级调度方式对储热配置效益的影响结果,但整体效益呈增长趋势;当配置容量为1020MW ㊃h 时,寿命期限内效益为286770万元,达到最优的经济效益,松弛调峰瓶颈效果显著,节省供热燃煤收益为19400万元,相当于火电机组节省燃煤48.5万吨,同时减少排放31.38万t 碳粉尘㊁134.32万t 二氧化碳㊁4.04万t 二氧化硫和127.98万t 氮氧化物㊂有效降低了有害气体的排放,节能
减排效果显著㊂
表3㊀储热系统容量配置与寿命期限内收益情况Tab.3㊀Capacity allocation and profit of heat
energy storage system
储热容量
/(MW ㊃h)
风热转化收益/万元替代供热收益/万元补偿收益
/万元储热
总成本/万元
总收益/万元64.29231984862.6679431810177902220.30463989725.613589038907153110531.35
6959714589203840642192238101020925521940027107096254
286770280297550
20448
285710
204730
198980
图5㊀储热系统容量与整体收益示意图
Fig.5㊀Diagram of capacity and overall income of
heat energy storage system
由表3可以看出,当配置储热容量为2802MW ㊃h 时,其总收益有所下降,这是由于配置储热容量已经溢出,接纳弃风电量不再增长,但储热成本仍在增加㊂出于整体效益考虑,最优储热系统配置容量为1020MW ㊃h,在此容量配置下,储热系统能够有效帮助缓解调峰问题,提高风电接纳能力,同时还可以取
得较高的经济收益㊂
5㊀结论
本文提出了一种利用大规模储热技术辅助系统调峰的容量优化配置方法,并通过实际算例对所提方法的有效性进行验证,得到结论如下:
(1)基于实际负荷与可发风电情况,考虑调峰
补贴政策㊁储热系统成本及收益等因素对储热系统容量配置的影响,提出储热参与电网调峰的优化配置方法,该方法可有效提高风电接纳能力,辅助系统调峰,拓展电网风电接纳空间㊂
(2)基于辽宁地区实际数据,将本文提出方法
用于模拟该地区电网调峰,得出储热系统最优配置容量为1020MW ㊃h,正常运营约5.7年可以回收成本㊂在储热系统寿命期限内,获取替代供热收益共
19400万元,节省供热机组燃煤约48.5万t,起到了节能减排的作用㊂同时考虑能源需求的增长㊁风力发电的发展趋势以及储热建设成本逐年降低等因素,储热系统用于电网调峰具有十分广阔的前景㊂参考文献(References ):
[1]刘波,贺志佳,金昊(Liu Bo,He Zhijia,Jin Hao).
风力发电现状与发展趋势(Wind power status and de-velopment trends)[J].东北电力大学学报(Journal of
Northeast Dianli University),2016,36(2):7-13.
[2]李军徽,蒋莲,李翠萍,等(Li Junhui,Jiang Lian,Li
Cuiping,et al.).用于超级电容器储能系统变流器的
控制策略设计(Control strategy designed for converter of super capacitor energy storage system)[J].东北电力
大学学报(Journal of Northeast Dianli University ),
2017,37(4):32-38.
[3]国家能源局(National Energy Administration).2016年
上半年全国6000千瓦及以上电厂发电设备平均利用小时情况(Average hourly utilization of power plant e-quipment in the first half of 2016)[R].北京:国家能
源局(Beijing:National Energy Administration),2016.
[4]李丰,张粒子,舒隽(Li Feng,Zhang Lizi,Shu Jun).
含风电与储能系统的调峰与经济弃风问题研究(Peak load regulation and economically-abandoned wind for pow-er system with energy storage system and wind power ac-cess)[J].华东电力(East China Electric Power),
2012,40(10):1696-1700.
[5]国家电网公司 电网新技术前景研究 项目咨询组
(Consulting Group of State Grid Corporation of China to Prospects of New Technologies in Power Systems).大规
模储能技术在电力系统中的应用前景分析(An analy-sis of prospects for application of large-scale energy stor-
葛维春,李军徽,马㊀腾,等.提高风电接纳的储热系统容量优化配置[J].电工电能新技术,2019,38(4):64-70.
69㊀
age technology in power systems)[J].电力系统自动化
(Automation of Electric Power Systems ),2013,37(1):3-8.
[6]韩小琪,宋璇坤,李冰寒(Han Xiaoqi,Song Xuankun,
Li Binghan).风电出力变化对系统调频的影响(Study
of impact of wind power variable output on frequency regu-lation)[J].中国电力(Electric Power),2010,43(6):26-29.
[7]孙亮,郝国屹(Sun Liang,Hao Guoyi).计及风电并
网的电力系统随机生产模拟改进方法(An improved method of probabilistic production simulation considering wind power integration )[J ].东北电力大学学报
(Journal of Northeast Dianli University),2016,36(3):16-20.
[8]吕泉,陈天佑,王海霞(Lv Quan,Chen Tianyou,
Wang Haixia).配置储热后热电机组调峰能力分析
(Analysis on peak-load regulation ability of cogeneration unit with heat accumulator)[J ].电力系统自动化
(Automation of Electric Power Systems ),2014,38(11):34-40.
[9]张勇,肖建,迟永宁(Zhang Yong,Xiao Jian,Chi
Yongning).基于机组调峰能力的电力系统风电接纳
能力研究(Study of wind power accommodated capability of grid system based on peak-load regulation of units)
[J ].太阳能学报(Acta Energiae Solaris Sinica ),2014,35(6):999-1003.
[10]徐国栋,程浩忠,马则良(Xu Guodong,Cheng Ha-ozhong,Ma Zeliang).考虑电网调峰能力限制的风储联合系统概论综合效益评价方法(A method to evalu-ate probabilistic comprehensive benefits of joint wind pow-er and storage system considering constraints of peak load regulation capacity )[J ].电网技术(Power System Technology),2015,39(10):2732-2738.
[11]严干贵,冯晓东,李军徽,等(Yan Gangui,Feng Xia-odong,Li Junhui,et al.).用于松弛调峰瓶颈的储能系统容量配置方法(Optimization of energy storage sys-tem capacity for relaxing peak load regulation bottlenecks)
[J].中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE),2012,32(28):27-35.
[12]李军徽,朱星旭,严干贵,等(Li Junhui,Zhu Xingxu,
Yan Gangui,et al.).抑制风电并网影响的储能系统调
峰控制策略设计(Design of control strategies of energy storage for peak shaving to restrain wind power s influ-ence on power grid)[J].中国电力(Electric Power),2014,47(7):91-95.
[13]肖园园,杨艺云,高立克,等(Xiao Yuanyuan,Yang
Yiyun,Gao Like,et al.).基于概率潮流的主动配电网
储能配置与控制设计(BESS configuration and control
design for AND based on probabilistic load flow)
[J].
电工电能新技术(Advanced Technology of Electrical
Engineering and Energy),2016,35(6):74-80.
[14]朱永强,赵娜,王福源,等(Zhu Yongqiang,Zhao Na,
Wang Fuyuan,et al.).能源互联网中多种储能的协调(Energy storage coordination among various energy net-works in Energy Internet)[J].电工电能新技术(Ad-vanced Technology of Electrical Engineering and Ener-gy),2018,37(3):10-16.
[15]李仕锦,程福龙,薄长明(Li Shijin,Cheng Fulong,Bo
Changming).我国规模储能电池发展及应用研究(Development and application of large scale energy stor-age)
[J].电源技术(Power Technology),2012,36
(6):905-907.
[16]陈磊,徐飞,王晓,等(Chen Lei,Xu Fei,Wang Xiao,
et al.).储热提升风电消纳能力的实施方式及效果分析(Implementation and effect of thermal storage in im-proving wind power accommodation)[J].中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE),2015,35(17):
4283-4290.
[17]Tao Z,Bruno F.Energy management and power control of
a hybrid active wind generator for distributed power gener-ation and grid integration [J].IEEE Transactions on In-dustrial Electronics,2011,58(1):95-104.
[18]朱永强,郝嘉诚,赵娜,等(Zhu Yongqiang,Hao Ji-acheng,Zhao Na,et al.).能源互联网中的储能需求㊁储能的功能和作用方式(Demands,functions and ac-tion manners of energy storage in energy internet)[J].
电工电能新技术(Advanced Technology of Electrical
Engineering and Energy),2018,37(2):68-75.
[19]戴远航,陈磊,闵勇,等(Dai Yuanhang,Chen Lei,
Min Yong,et al.).风电场与含储热的热电联产联合
运行的优化调度(Optimal dispatch for joint operation of wind farm and combined heat and power plant with ther-mal energy storage)[J].中国电机工程学报(Pro-ceedings of the CSEE),2017,37(12):3470-3479.
[20]于婧,孙宏斌,沈欣炜(Yu Jing,Sun Hongbin,Shen
Xinwei).考虑储热装置的风电-热电机组联合优化运
行策略(Optimal operating strategy of integrated power system with wind farm,CHP unit and heat storage de-vice)[J].电力自动化设备(Electric Power Automa-tion Equipment),2017,37(6):139-145.
[21]卢志刚,隋玉珊,冯涛,等(Lu Zhigang,Sui Yushan,
Feng Tao,et al.).考虑储热装置与碳捕集设备的风电
消纳低碳经济调度(Wind power accommodation low-carbon economic dispatch considering heat accumulator and carbon capture devices )[J ].电工技术学报
(Transactions of China Electrotechnical Society),2016,
70㊀电工电能新技术第38卷第4期
31(17):41-51.
[22]王振浩,杨璐,田春光,等(Wang Zhenhao,Yang Lu,
Tian Chunguang,et al.).考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化(Energy optimiza-tion for combined system of wind-electric energy storage-regenerative electric boiler considering wind consumption)
[J].中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE), 2017,37(S1):137-143.
[23]吕泉,刘永成,刘乐,等(Lv Quan,Liu Yongcheng,
Liu Le,et al.).考虑弃风特性的风电供热项目节煤效果与最佳配置方案研究(Research on coal-saving performance and optimal configuration of wind power heat-ing project considering wind power curtailment character-istics)[J].中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE),2017,37(16):4699-4711,4895. [24]国家电力公司东北公司(NEG).电力工程师手册
(Power Engineer s Manual)[M].北京:中国电力出版社(Beijing:China Electric Power Press),2002.
Optimal allocation of heat storage system capacity for
increasing wind power integration
GE Wei-chun1,LI Jun-hui2,MA Teng2,LI Jia-jue3,GAO Kai1,YANG Ji-nan1,WANG Shun-jiang1
(1.State Grid Liaoning Province Electric Power Company,Shenyang110004,China;
2.College of Electrical Engineering,Northeast Electric Power University,Jilin132012,China;
3.Electric Power Research Institute,State Grid Liaoning Province Electric Power Company,
Shenyang110006,China)
Abstract:In order to ensure the heating demand in winter In Northeast China,the thermal output of the cogenera-tion unit must be high,and the limitation of the coupling relationship between the heating and electric output leads to the limited wind power integration.Through the electric boiler and other devices,the conversion of electric ener-gy into heat energy stored in the thermal storage system can reduce the load peak valley difference and improve the wind power integration.Taking the situation of limited wind power integration in the heating period in Liaoning as an example and taking the maximum comprehensive benefit as the goal,and also considering the investment cost of the heat storage system,the operation and maintenance cost,the wind heat conversion income,the saving coal in-come,the compensation income and so on,an optimized configuration model of the auxiliary power grid peak ad-justment is established.Finally,based on the operation data of Liaoning power grid,the effectiveness of the pro-posed method is verified by an example
Key words:wind power;peak-valley difference;heat storage system;comprehensive benefit。