Page 73 - 电力与能源2024年第一期

曹立鹏：新能源发电储能系统容量多阶段自适应调控算法设计 67

征设置约束条件，可以更好地进行负荷预测和系 电力平衡约束条件需要储能系统在电力供需之间
统调度，从而优化储能系统的容量调控策略，提高 保持平衡，即通过储能系统的充放电控制来平衡
能源利用效率和电力系统的稳定性。这些特征的 电力负荷的需求与可再生能源的供给，并使整个
计算过程具体如图 1 所示。 电力系统实现供需平衡。热力平衡约束条件保证
储能系统在热力平衡上的均衡，确保储能系统在

充放电过程中能够对热能的生产和消耗进行平衡
控制，满足热负荷需求。冷力平衡约束类似于热
力平衡约束，如果储能系统与冷力系统耦合，该约
束条件可保证储能系统在冷力平衡上的均衡，确

图 1 储能系统运行特征 保储能系统在充放电过程中对冷能的生产和消耗
进行平衡控制，满足冷负荷需求。
首先，测定出储能系统的调峰调频特征值，具
1.3 构建多阶储能容量调控算法
体如式（1）所示：
在储能系统调控约束条件的限制下，构建调
ℵ
M = β × +( τ - 1 ) 2 （1）
ϑτ - ζ 2 控算法，提高储能系统的灵活性、可靠性和效率，
式中 M——调峰调频特征值；β——电网功率波 实现对储能系统的智能化控制和优化调度，以应

动； ϑ——有功功率； τ——调度次数； ζ——无功功 对电力负荷波动、能源供需不平衡等挑战。与传
统储能容量调控结构不同的是，近年来，新能源发
率； ℵ——储能容量覆盖范围。
电量剧增，导致单一的容量自适应调控结构压力
然后，结合得出的调峰调频特征值，判定储能
增大，不仅会影响日常的调控效率，也会埋下不同
系统的状态及容量可控情况 ［3-5］ 。最后，依据调峰
程度的调控隐患，严重的甚至会出现大范围的关
调频特征值的变动，以负荷波动小为目标，分两个
［6］
联调控问题 ，因此亟需构建多阶储能容量调控
阶段制定对应的调控约束条件，具体如表 1所示。
结构。多阶储能特点的设置具体如表 2 所示。
表 1 储能系统调控约束条件
表 2 多阶储能特点设置
第一约束 第二约束
储能系统调控约束条件
控制阶段 控制阶段 多阶储能 基础储能系统 自适应调控
储能系统充放电功率波动比 3.22 6.15 特点指标 容量设置阶段 过渡阶段 阶段
可运行域极值 35.16 40.25 能量转换效率/% 75.5 83.4 91.2
电力平衡约束均值 16.35 17.54 自放电率/% 2 1.5 0.5
热力平衡约束均值 320.51 367.51 功率密度/
700 850 1 150
-1
冷力平衡约束均值 400.50 445.50 （W·kg ）
能量密度/
这些约束条件的主要目的是确保储能系统在 （W·kg ） 100 120 180
-1
寿命/a 7 9 12
运行过程中能够满足电力平衡、热力平衡和冷力
放电深度 60 85 95
平衡的要求，以实现系统的稳定运行。具体来说， 单元功率密度/
70 85 115
-1
储能系统充放电功率波动比约束条件可以限制储 （W·kg ）
能系统在充放电过程中的功率波动幅度，避免过 结合表 2 完成对多阶储能特点的设置。接下
大的功率波动对电力系统带来不稳定性影响，同 来，基于当前新能源发电储能系统的运行特征，构
时提高能源利用效率。可运行域极值约束条件定 建对应的自适应调控结构，每一个层级均需要构

义了储能系统可运行的工作范围，限制了储能系 建对应的调控目标，形成可控的储能容量调控结
统的最小运行容量和最大运行容量，从而保证储 构。需要注意的是，自适应调度的效率虽然很高，
能系统在安全性和可靠性的前提下进行运行，避 但 是 应 尽 量 按 照 预 设 的 储 能 容 量 阶 层 进 行 执
［7］
免超出其设计容量范围导致的不稳定性或损坏。 行 ，这样可以确保此容量的控制效果，并提升整