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《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》推薦|陳海東 等：儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源發(fā)電裝機(jī)容量對(duì)電力系統(tǒng)性能的影響

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《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》推薦|陳海東 等：儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源發(fā)電裝機(jī)容量對(duì)電力系統(tǒng)性能的影響

陳海東 蒙飛 等 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)

esst2012

中文核心、科技核心和cscd核心期刊，化學(xué)工業(yè)出版社和中國(guó)化工學(xué)會(huì)主辦，主編黃學(xué)杰研究員。投稿及下載官網(wǎng)：http://esst.cip.com.cn/CN/2095-4239/home.shtml；歡迎給公眾號(hào)投稿

收錄于合集

作者： 陳海東   1   蒙飛   1 王慶   1 侯峰   2 王亦   3 張志華   4

單位： 1.  國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司；  2.  國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司培訓(xùn)中心；  3.  國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司石嘴山供電公司；  4.  國(guó)網(wǎng)陜西省電力 ; 有限公司電力科學(xué)研究院

引用： 陳海東 , 蒙飛 , 王慶等 . 儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源發(fā)電裝機(jī)容量對(duì)電力系統(tǒng)性能的影響 [J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) ,2023,12(02):477-485.

DOI ： 10.19799/j.cnki.2095-

4239.2022.0439

摘 要   隨著“雙碳”目標(biāo)的不斷推進(jìn)，新能源發(fā)電裝機(jī)容量將持續(xù)增長(zhǎng)，由于新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，因此分析新能源裝機(jī)容量與儲(chǔ)能系統(tǒng)容量增加對(duì)電網(wǎng)性能的影響具有重要意義。本工作以某省電網(wǎng)為對(duì)象，參考其電網(wǎng)組成建立了包含風(fēng)電、光伏、火電和儲(chǔ)能在內(nèi)的電力系統(tǒng)調(diào)度模型，應(yīng)用信息間隙決策理論和蒙特卡洛方法模擬了用戶負(fù)荷和新能源發(fā)電的不確定性。研究結(jié)果表明：當(dāng)新能源裝機(jī)量翻倍時(shí)，新能源發(fā)電量占比可以提高62.6%，但運(yùn)行成本也會(huì)提高18.7%。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量從0 GW提高至15 GW時(shí)，可使運(yùn)行成本降低14.4%，新能源發(fā)電量占比提高22%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)新能源消納率低于95%時(shí)，儲(chǔ)能容量的提高將主要帶來(lái)新能源消納的提高；當(dāng)消納率高于95%時(shí)，儲(chǔ)能容量的提高將顯著降低電網(wǎng)波動(dòng)性。該研究對(duì)未來(lái)低碳能源和智能電網(wǎng)建設(shè)中新能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量的配置具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞   儲(chǔ)能系統(tǒng)；電力系統(tǒng)；新能源；裝機(jī)容量；蒙特卡洛方法；信息間隙決策理論
目前我國(guó)的電力供應(yīng)依然以火電為主，2022年第一季度風(fēng)電和光伏發(fā)電量占全國(guó)總發(fā)電量比例僅為13.4%。隨著持續(xù)推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)和能源供給側(cè)改革，我國(guó)的風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電將逐步替代火電，迎來(lái)更大的發(fā)展空間。寧夏具有豐富的風(fēng)光資源，截至2022年11月，新能源裝機(jī)占比達(dá)到44.5%，新能源發(fā)電占比達(dá)到24%，遠(yuǎn)超全國(guó)整體水平。但是新能源發(fā)電具有較大的波動(dòng)性和不確定性，會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成沖擊，必須配備儲(chǔ)能系統(tǒng)以提高電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電的消納能力。因此，寧夏提出集中式光伏項(xiàng)目需配備適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能系統(tǒng)，并計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能容量不低于新能源裝機(jī)的10%和最大負(fù)荷的5%。研究新能源裝機(jī)容量和儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量變化對(duì)電力系統(tǒng)性能的影響具有重要的實(shí)際意義。
在考慮新能源不確定性的電力系統(tǒng)調(diào)度建模與優(yōu)化方面，張晉華等考慮海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力的不確定性，建立風(fēng)-火聯(lián)合調(diào)度模型，應(yīng)用烏鴉搜索優(yōu)化算法制訂了全局優(yōu)化調(diào)度方案。賀強(qiáng)等考慮風(fēng)電與光伏出力的不確定性，提出了基于改進(jìn)拉丁超立方蒙特卡洛法的潮流計(jì)算方法，有效降低了系統(tǒng)計(jì)算誤差。潘曉杰等將機(jī)組停運(yùn)考慮在內(nèi)，提出了考慮負(fù)荷側(cè)不確定性的電力系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度模型進(jìn)行了優(yōu)化。李峰等全面考慮了電網(wǎng)中源荷兩側(cè)的不確定性，利用高斯過(guò)程回歸和時(shí)序分段典型場(chǎng)景提取方法，得到全調(diào)度區(qū)間的典型場(chǎng)景集。崔楊等、宋曉芳等和陳海東等分別以風(fēng)電消納水平最高、電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性最高和全生命周期成本最低為目標(biāo)，考慮源荷兩側(cè)不確定性，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度模型進(jìn)行了優(yōu)化。佘東等利用多項(xiàng)式混沌展開描述電力系統(tǒng)內(nèi)的源荷不確定性，再使用非線性有源自回歸模型表征電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，提高了電力系統(tǒng)時(shí)域仿真不確定性分析的效率。
在儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)性能影響的研究方面，陟晶等應(yīng)用帶有電加熱功能的光熱儲(chǔ)能電站提高風(fēng)電消納能力，以系統(tǒng)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)確定了調(diào)度方案。郭琛良等和陳曉光等分別以提高風(fēng)電消納和降低發(fā)電成本為目標(biāo)，對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配備的鋰電儲(chǔ)能容量進(jìn)行了配置優(yōu)化。余全全等和楊曉雷等考慮風(fēng)電的不確定性，分析了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和電壓穩(wěn)定性的影響，并優(yōu)化了儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置方案。楊文強(qiáng)等綜合考慮不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)特性，運(yùn)用時(shí)間尺度小波分析等方法開發(fā)了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方案。張昊則以提高新能源消納為目標(biāo)，研究了分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置優(yōu)化，并使用IEEE-33節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。張雪菲等考慮配電網(wǎng)絡(luò)中光伏出力和用戶負(fù)荷的不確定性，以成本最小和碳排放最少等為目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量進(jìn)行了優(yōu)化配置。唐雨薇建立了儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析模型，并以降低線損和提高效率為目標(biāo)，完成了對(duì)大規(guī)模分布式化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置優(yōu)化。
綜上所述，現(xiàn)有的研究在研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容上是不全面的。考慮不確定性建模和分析方面，著重于對(duì)既定電網(wǎng)組成的調(diào)度分析，缺少新能源裝機(jī)快速增加對(duì)電網(wǎng)性能影響的分析。在儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)作用的研究上，關(guān)注的焦點(diǎn)是儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)提高風(fēng)電或者光伏消納能力的作用，對(duì)模型中源荷兩側(cè)的不確定性的分析不足，缺少儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)整體影響的分析。因此，本工作建立了包含風(fēng)電、光伏、火電和儲(chǔ)能在內(nèi)的電力系統(tǒng)調(diào)度模型，在充分考慮風(fēng)電、光伏和用戶側(cè)的不確定性的基礎(chǔ)上，分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量、新能源發(fā)電裝機(jī)容量提高對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電成本、穩(wěn)定性、新能源發(fā)電占比等多指標(biāo)的綜合、協(xié)同影響。

1 電力系統(tǒng)模型

從組成部分來(lái)看，電力系統(tǒng)由用戶側(cè)負(fù)荷、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組、火力發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)五部分組成。根據(jù)不同部分的性能特征建立數(shù)學(xué)模型。

1.1　用戶側(cè)負(fù)荷模型

根據(jù)國(guó)家能源局和發(fā)改委發(fā)布的各省電網(wǎng)工作日的典型日負(fù)荷曲線(圖1)，選取某省的典型日負(fù)荷數(shù)據(jù)作為本工作的日負(fù)荷情況進(jìn)行建模與分析。

圖1     某省的典型日負(fù)荷曲線
典型日負(fù)荷曲線是一段時(shí)間的日負(fù)荷變化的整體情況但并不能作為每日的實(shí)際負(fù)荷。因此，電力系統(tǒng)的實(shí)際日負(fù)荷曲線應(yīng)在典型日負(fù)荷曲線周圍一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)，應(yīng)用信息間隙模型有：
(1)
式中， P t U 為實(shí)際負(fù)荷； 為典型日負(fù)荷曲線對(duì)應(yīng)的典型負(fù)荷值； α 為用戶負(fù)荷波動(dòng)率。

1.2　風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電模型

根據(jù)丁志勇和劉昊等的風(fēng)電場(chǎng)短期功率預(yù)測(cè)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率特性，得到標(biāo)準(zhǔn)次日風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)曲線。根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 24—86)得到一天內(nèi)光照強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，得到次日光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)曲線。圖2為風(fēng)電和光伏的典型次日功率預(yù)測(cè)曲線。在次日功率預(yù)測(cè)曲線基礎(chǔ)上，應(yīng)用信息間隙模型，即可得到風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組的實(shí)際出力情況。

圖2     風(fēng)電和光伏的發(fā)電功率預(yù)測(cè)
(2)
(3)
式中， β 和 γ 分別為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的波動(dòng)率； P t W 和 P t P 分別為風(fēng)電和光伏在 t 時(shí)刻的實(shí)際出力； 和 分別為風(fēng)電和光伏在 t 時(shí)刻的日前預(yù)測(cè)出力。

1.3　火力發(fā)電模型

火力發(fā)電機(jī)組為電力系統(tǒng)中的受控部分，在電力系統(tǒng)中占比最高，主要承擔(dān)基荷與調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)。火力發(fā)電機(jī)組容量分為發(fā)電容量與備用容量：
(4)
式中， P G F 和 P B F 分別為火力機(jī)組的發(fā)電容量和備用容量。
火電機(jī)組作為電網(wǎng)可控部分的重要組成，在調(diào)峰調(diào)頻的過(guò)程中需要快速調(diào)整出力，此時(shí)火電機(jī)組的出力爬坡率為：
(5)
式中， 為火電機(jī)組 t 時(shí)刻的負(fù)荷變化率； 為火電機(jī)組 t 時(shí)刻的實(shí)際出力。

1.4　儲(chǔ)能系統(tǒng)模型

儲(chǔ)能系統(tǒng)并不承擔(dān)基荷，由于其優(yōu)異的響應(yīng)速度，在電力系統(tǒng)中承擔(dān)主要的調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)的爬坡率為：
(6)
式中， 為 t 時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)的負(fù)荷變化率； 為 t 時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)際出力。
在此基礎(chǔ)上，儲(chǔ)能系統(tǒng)的最高充放電功率不得超過(guò)其裝機(jī)容量的上限，因此有：
(7)

1.5　總運(yùn)行成本

總運(yùn)行成本包含了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本與棄風(fēng)懲罰成本；光伏發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本與棄光懲罰成本；火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本、旋轉(zhuǎn)備用成本和調(diào)峰調(diào)頻成本；儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻成本。數(shù)學(xué)表達(dá)如下：
(8)
式中， C sum 為總運(yùn)行成本； C j i 為對(duì)應(yīng)各部分的成本，其中上標(biāo)表示不同設(shè)備， i =W、P、F、S分別表示風(fēng)電、光伏、火電和儲(chǔ)能系統(tǒng)，下標(biāo)表示不同功能， j =G、B、P、W，分別表示發(fā)電成本、備用成本、調(diào)峰成本和棄風(fēng)懲罰；所有成本均為無(wú)量綱指標(biāo)。

2 數(shù)值算例與結(jié)果討論

蒙特卡洛方法非常適合描述運(yùn)行過(guò)程中的各種隨機(jī)現(xiàn)象，是評(píng)估隨機(jī)性系統(tǒng)效能的重要模擬方法。本工作以蒙特卡洛方法為基礎(chǔ)，模擬用戶日負(fù)荷、風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電負(fù)荷的隨機(jī)性，并分析風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能裝機(jī)容量對(duì)電力系統(tǒng)性能的影響。
圖3為調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行流程。本系統(tǒng)優(yōu)先保障風(fēng)電和光伏上網(wǎng)，火電負(fù)責(zé)基荷，火電與儲(chǔ)能共同承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。首先根據(jù)日前功率預(yù)測(cè)擬訂當(dāng)日各機(jī)組的出力計(jì)劃，然后應(yīng)用蒙特卡洛方法按照給定的波動(dòng)率生成實(shí)際的風(fēng)電出力、光伏出力和日負(fù)荷曲線。當(dāng)各機(jī)組實(shí)際出力與出力計(jì)劃不一致，則開始調(diào)峰動(dòng)作。在調(diào)峰動(dòng)作中，首先計(jì)算負(fù)荷偏差是否超過(guò)調(diào)峰能力上限，若不超過(guò)上限則直接進(jìn)行調(diào)峰；若超過(guò)上限則在進(jìn)行調(diào)峰的同時(shí)發(fā)生棄風(fēng)。最后，計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)行成本、負(fù)荷波動(dòng)率和新能源發(fā)電占比等指標(biāo)。

圖3     應(yīng)用蒙特卡洛方法的不確定性電力系統(tǒng)調(diào)度模型

2.1　參考電網(wǎng)的性能模擬

表1為國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的2020年某省電網(wǎng)的典型日負(fù)荷以及各類發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量。

表1   某省電網(wǎng)火電與新能源發(fā)電裝機(jī)容量

電網(wǎng)中不配備儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)運(yùn)行1000次蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)，可得到該省電網(wǎng)的各性能指標(biāo)平均值見表2。

表2   某省電網(wǎng)蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均值

2.2　儲(chǔ)能系統(tǒng)容量對(duì)電網(wǎng)性能的影響

儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速響應(yīng)的特點(diǎn)，可以有效降低火電機(jī)組的備用容量，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，提高新能源消納率，降低電力系統(tǒng)的碳排放。但儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配備需要與當(dāng)前電網(wǎng)中火電、風(fēng)電和光伏的容量相匹配，為了研究不同電網(wǎng)場(chǎng)景下儲(chǔ)能系統(tǒng)容量對(duì)電網(wǎng)性能的影響，表3列出了4個(gè)電網(wǎng)裝機(jī)組成場(chǎng)景。

表3   4種電力系統(tǒng)裝機(jī)容量場(chǎng)景

圖4～圖8為通過(guò)蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)得到的4種電力系統(tǒng)場(chǎng)景下、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量從0 GW提高至15 GW過(guò)程中，電力系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化情況。

圖4     儲(chǔ)能系統(tǒng)容量變化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響

圖5     儲(chǔ)能系統(tǒng)容量變化對(duì)新能源發(fā)電占比的影響

圖6     儲(chǔ)能系統(tǒng)容量變化對(duì)新能源消納率的影響

圖7     儲(chǔ)能系統(tǒng)容量變化對(duì)電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)的影響

圖8     儲(chǔ)能系統(tǒng)容量變化時(shí)頻率波動(dòng)與新能源消納率的關(guān)系
由圖4可見，在4種場(chǎng)景內(nèi)運(yùn)行成本均隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量的增加而降低，成本的降低幅度從5%提高至14.4%。同時(shí)，新能源發(fā)電裝機(jī)容量越小，曲線斜率越大，儲(chǔ)能容量增加帶來(lái)的成本降低就越明顯。而且，儲(chǔ)能容量增加對(duì)成本的降低效應(yīng)是邊際遞減的，即隨著儲(chǔ)能容量的增加成本降低的速度越來(lái)越慢。
由圖5和圖6可見，儲(chǔ)能容量的增加有利于提高新能源發(fā)電在總發(fā)電量中的占比以及新能源消納率。對(duì)于新能源裝機(jī)較少的情況(Case 1和Case 2)，由于火電已經(jīng)能夠較好地承擔(dān)調(diào)頻調(diào)峰任務(wù)，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)新能源發(fā)電占比和消納率的提高并不明顯，當(dāng)儲(chǔ)能容量達(dá)到5 GW時(shí)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新能源100%消納。而在新能源裝機(jī)較多的情況(Case 3和Case 4)下，儲(chǔ)能容量從0 GW增加至15 GW可以使得新能源發(fā)電占比和新能源消納率提高約22%。由此可見，在電網(wǎng)各組分的容量配置中必須將新能源裝機(jī)容量與儲(chǔ)能容量協(xié)調(diào)考慮。
由圖7可見，隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的增加，Case 1和Case 2的電網(wǎng)頻率波動(dòng)率逐漸下降，顯然這得益于儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力提高了電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻能力。但是在Case 3和Case 4中，電網(wǎng)頻率波動(dòng)情況反而隨著儲(chǔ)能容量的增加而擴(kuò)大了。為了分析這一反常規(guī)律的原因，將儲(chǔ)能容量的分析范圍從0～15 GW拓展至0～30 GW，并得到了圖8所示的頻率波動(dòng)率與新能源消納率的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)當(dāng)新能源裝機(jī)容量較高時(shí)，儲(chǔ)能容量的提高主要作用于提高新能源消納率，也因此帶來(lái)了頻率波動(dòng)率的提高。當(dāng)新能源消納率達(dá)到95%以后，頻率波動(dòng)率才會(huì)隨著儲(chǔ)能容量的增加而降低。

2.3　新能源裝機(jī)容量對(duì)電網(wǎng)性能的影響

隨著“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，風(fēng)電和光伏裝機(jī)量將持續(xù)保持高增長(zhǎng)，因此研究新能源發(fā)電裝機(jī)容量的增長(zhǎng)對(duì)電網(wǎng)性能的影響至關(guān)重要。表4為研究新能源發(fā)電裝機(jī)容量變化時(shí)設(shè)定的4個(gè)場(chǎng)景。

表4   4種研究場(chǎng)景的參數(shù)設(shè)計(jì)

圖9～圖12為當(dāng)新能源發(fā)電裝機(jī)容量從表1所示數(shù)值增長(zhǎng)到翻倍時(shí)，電力系統(tǒng)性能參數(shù)的變化情況。

圖9     新能源裝機(jī)容量對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響
由圖9可見，隨著新能源裝機(jī)容量的增加，4種情況下電網(wǎng)的運(yùn)行成本均不斷上升，上升幅度為12.5%～18.7%。這一方面是因?yàn)樾履茉窗l(fā)電成本偏高，另一方面是為了消納新能源發(fā)電需要付出更高的調(diào)峰調(diào)頻成本。Case 2的成本比Case 1低，Case 4的成本比Case 3低，從另一個(gè)側(cè)面證明了配備容量更大的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效降低發(fā)電成本。Case 3和Case 4比Case 1和Case 2更低，說(shuō)明降低火電機(jī)組的裝機(jī)容量可以降低發(fā)電成本。

圖10     新能源裝機(jī)容量對(duì)新能源發(fā)電占比的影響

圖11     新能源裝機(jī)容量對(duì)新能源消納率的影響

圖12     新能源裝機(jī)容量對(duì)頻率波動(dòng)率的影響
由圖10可見，新能源裝機(jī)容量的增加可以有效提高新能源發(fā)電在總發(fā)電量中的占比，同時(shí)4條曲線從上至下儲(chǔ)能系統(tǒng)容量逐次降低。這說(shuō)明火電機(jī)組容量較低或者儲(chǔ)能系統(tǒng)容量較高的情況下，新能源發(fā)電的占比會(huì)更高，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的影響更為顯著和重要。
由圖11可見，隨著新能源裝機(jī)量的增加，新能源消納率降低了18.7%～32.9%。與圖10類似，4條曲線從上至下儲(chǔ)能系統(tǒng)容量依次降低，說(shuō)明提高儲(chǔ)能系統(tǒng)容量對(duì)提高新能源消納率更為重要。
由圖12可見，在新能源裝機(jī)容量較低的情況下，更高的儲(chǔ)能容量可以有效降低電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)率；而當(dāng)新能源裝機(jī)容量較高時(shí)，更高的儲(chǔ)能容量會(huì)伴隨著更大的頻率波動(dòng)率。這一規(guī)律與圖7和圖8的分布規(guī)律具有相同原因。

3 結(jié)論

本工作建立了包含風(fēng)光火儲(chǔ)在內(nèi)的電力系統(tǒng)調(diào)度模型，應(yīng)用蒙特卡洛方法，在充分考慮風(fēng)電、光伏和用戶側(cè)負(fù)荷不確定性的前提下，分析了新能源裝機(jī)容量和儲(chǔ)能系統(tǒng)容量增加將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的發(fā)電成本、新能源發(fā)電占比、新能源消納率和頻率波動(dòng)率的影響。得到如下結(jié)論：
（1）應(yīng)盡可能提高電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量，可以有效降低運(yùn)行成本，提高新能源消納率。當(dāng)儲(chǔ)能容量從0 GW提高到15 GW時(shí)，運(yùn)行成本最高降低了14.4%，新能源消納率和新能源發(fā)電占比最高提高約22%。
（2）儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配備還應(yīng)根據(jù)目的的不同，考慮當(dāng)前電網(wǎng)的新能源消納率的影響。當(dāng)新能源消納率低于95%時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的提高將主要作用于提高消納率，導(dǎo)致波動(dòng)率的提高；而當(dāng)消納率高于95%時(shí)，儲(chǔ)能容量的提升可以有效提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。
（3）提高新能源裝機(jī)容量是提高電力系統(tǒng)新能源發(fā)電占比最直接有效的方式。當(dāng)新能源裝機(jī)容量翻倍時(shí)，新能源發(fā)電占比提高了62.6%，但是會(huì)導(dǎo)致發(fā)電成本上升18.7%，電網(wǎng)波動(dòng)放大約6倍。
（4）對(duì)于提高新能源消納，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性而言，儲(chǔ)能系統(tǒng)在成本和性能上均優(yōu)于火電機(jī)組，即可以通過(guò)提高儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量來(lái)替代部分火電機(jī)組，提高系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。

通訊作者： 陳海東（1986—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榇箅娋W(wǎng)智能調(diào)控、新能源高效消納，E-mail：guessme 。

第一作者： 陳海東（1986—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榇箅娋W(wǎng)智能調(diào)控、新能源高效消納，E-mail：guessme 。

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