福州大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院、國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院的研究人員王燕彬、葉榮、林章歲、江岳文，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)利用有助于緩解能源緊缺問題，然而，風(fēng)電出力的波動性大并且其能量密度低，在進行風(fēng)電外送的出線容量規(guī)劃時，必須考慮風(fēng)電功率整體波動特性的影響。

本文以平抑風(fēng)電功率為目標(biāo)，基于低通濾波原理，并利用儲能配置平抑風(fēng)電功率輸出，在一定置信水平下，基于CVaR對風(fēng)電場群外送輸電容量和儲能功率及容量配置進行優(yōu)化。

通過算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量上的投資，并且決策者可依據(jù)棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對外送輸電容量和儲能功率及容量進行優(yōu)化配置。

環(huán)境污染和能源危機促進了可再生能源的大力發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電作為目前技術(shù)最成熟和效率最高的可再生能源發(fā)電形式，在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)后可能會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓水平下降、線路傳輸功率超出熱極限、系統(tǒng)短路容量增加和系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性改變等一系列問題風(fēng)電因其本身的隨機波動性，給電網(wǎng)的規(guī)劃和運行帶來一系列影響。在對風(fēng)電外送的輸電線容量進行規(guī)劃時，必須考慮風(fēng)電功率整體波動特性的影響。

我國風(fēng)資源具有較強的區(qū)域性，大都呈現(xiàn)出大規(guī)模集中開發(fā)的形式，風(fēng)電消納的瓶頸主要體現(xiàn)在風(fēng)電的波動性和隨機性對系統(tǒng)有功平衡的影響。隨著風(fēng)電裝機容量的增加，風(fēng)電最大輸出功率對總裝機容量的標(biāo)幺值呈遞減趨勢，如果風(fēng)電場群的外送輸電線容量按照風(fēng)電場群的總裝機容量進行規(guī)劃，將會造成輸電線路的浪費，從而降低輸電系統(tǒng)的運行效益；而風(fēng)電外送輸電容量配置過低，雖可以降低輸電投資成本，但可能在風(fēng)電場群整體出力較大的部分時段上因輸電阻塞而造成棄風(fēng)損失。

綜合考慮風(fēng)電消納效益、高載能負(fù)荷調(diào)節(jié)成本和系統(tǒng)運行成本，建立以源荷協(xié)調(diào)運行效益最大化為目標(biāo)的二層優(yōu)化模型，但未引入儲能提高對風(fēng)電的消納。提出了一種風(fēng)電與火電聯(lián)合發(fā)電的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然而，在風(fēng)電場附近專門建設(shè)火電會提高投資成本。

根據(jù)節(jié)點電壓區(qū)間值預(yù)測風(fēng)電機組并網(wǎng)運行后造成的電壓波動量，但是未對風(fēng)電波動進行平抑。隨著風(fēng)電場向風(fēng)電場群的匯聚，其出力波動值相對于總裝機容量的標(biāo)幺值呈遞減趨勢，如果分別給風(fēng)電場配置儲能相比給匯聚后的出力配置儲能會更大，因此可以考慮從匯聚風(fēng)電場群功率著手，實現(xiàn)多個風(fēng)電場配合，可以在平抑風(fēng)電輸出功率時，減少儲能充放電功率及容量配置。

利用儲能系統(tǒng)配合風(fēng)電出力滿足輸電線路協(xié)議，在輸電線路容量不足時存儲受限棄風(fēng)電量，在輸電容量充裕時進行合理釋放，提高風(fēng)電的接納能力，但是該模型以輸電線路容量已知作為前提。從配電公司經(jīng)濟效益的角度，對儲能購電進行優(yōu)化，未考慮儲能長期優(yōu)化配置。

利用光伏出力和負(fù)荷的預(yù)測誤差，提出根據(jù)區(qū)間估計來進行儲能裝置容量的方法，然而該方法受限于長期預(yù)測誤差的準(zhǔn)確度而只適用于儲能配置短期規(guī)劃。基于荷電狀態(tài)分級優(yōu)化，提出混合儲能風(fēng)電功率的平抑方法，但未對儲能配置進行優(yōu)化。基于蒙特卡羅法和場景削減技術(shù)，給出了混合系統(tǒng)日前和日內(nèi)的聯(lián)合生產(chǎn)計劃，并提供了風(fēng)電和儲能在線的具體調(diào)度指令，但未從長期的儲能優(yōu)化配置的角度進行考慮。

基于儲能套利收入、政府電價補貼收入、減少電能轉(zhuǎn)運費、延緩電網(wǎng)升級和儲能全壽命周期成本，提出儲能配置模型，未考慮輸電阻塞和儲能充放電功率以及容量限制可能帶來的棄風(fēng)損失。以系統(tǒng)凈收益最大為目標(biāo)提出考慮儲能可變壽命特征的靜態(tài)容量規(guī)劃方法，但是未考慮風(fēng)電波動率的并網(wǎng)要求。

綜合考慮建設(shè)成本、運行成本和懲罰成本，對風(fēng)電場群的儲能充放電策略及容量配置進行優(yōu)化，但未考慮輸電線路阻塞可能帶來的棄風(fēng)損失。基于CVaR原理對大規(guī)模風(fēng)儲聯(lián)合系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用進行優(yōu)化，充分考慮了風(fēng)電的不確定性可能帶來的棄風(fēng)風(fēng)險。基于CVaR原理，綜合考慮用電成本、儲能運行成本和平滑出力成本，對儲能配置進行優(yōu)化，但是未考慮輸電阻塞帶來的棄風(fēng)損失。

在上述文獻研究的基礎(chǔ)上本文以實際風(fēng)電場群出力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將各風(fēng)電場的出力匯聚作為風(fēng)電場群的總出力，利用儲能對風(fēng)電場群的總出力進行平抑。基于CVaR合理配置外送輸電容量和儲能功率及容量，在一定置信水平下，使風(fēng)電場輸出功率波動符合《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，提高風(fēng)能利用率，減少風(fēng)電功率的而波動。

通過算例表明，本文所提出的模型不僅可以降低外送輸電容量的投資，并且決策者可依據(jù)棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，對外送輸電容量和儲能功率及容量進行優(yōu)化配置。

結(jié)論

本文基于風(fēng)電場群“匯聚效應(yīng)”，將各風(fēng)電場的出力匯聚作為風(fēng)電場群的總出力，利用儲能對風(fēng)電場群的總出力進行平抑。在一定置信水平下，基于CVaR合理配置外送輸電容量和儲能功率及容量，主要研究結(jié)論如下：

（1）儲能與風(fēng)電聯(lián)合外送，有效地平抑了風(fēng)電功率波動，使風(fēng)電場輸出功率波動符合《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，并且使得平抑后的風(fēng)電功率最大值低于平抑前的風(fēng)電功率，從而可以減少外送輸電線路的投資。

（2）外送輸電線路容量的置信度水平不宜取太小，否則會引起大量的棄風(fēng)，原因在于經(jīng)過儲能充放電平抑后的風(fēng)電功率已經(jīng)趨于平穩(wěn)，過低外送輸電容量將導(dǎo)致整體上的棄風(fēng)。

（3）決策者可依據(jù)允許的棄風(fēng)電量和懲罰電量的大小選取合理的置信水平，而對外送輸電容量和儲能功率及容量進行選擇配置，對風(fēng)電場的規(guī)劃與運行工作可以起到指導(dǎo)規(guī)范作用。