短时-中长期协调的电-氢混合储能容量优化规划

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.006

电器与能效管理技术 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (5): 35-40.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.05.006

短时-中长期协调的电-氢混合储能容量优化规划

李渝¹, 张红², 崔晓波¹, 孙谊媊¹, 贾浩¹, 袁博¹, 李太华¹, 王衡¹, 袁铁江²

1.国网新疆电力有限公司调度中心, 新疆乌鲁木齐 830002
2.大连理工大学电气工程学院, 辽宁大连 116024

收稿日期:2021-12-28 出版日期:2022-05-30 发布日期:2022-07-01
作者简介:李渝(1970—),男,教授级高级工程师,主要从事储能与新能源发电并网技术研究。|张红(1996—),女,博士研究生,研究方向为氢能与电力、化石能源系统集成。|崔晓波(1974—),男,高级工程师,主要从事储能与新能源发电并网技术研究。

Short-Long Term Coordinated Electric-Hydrogen Hybrid Energy Storage Capacity Optimization Planning

LI Yu¹, ZHANG Hong², CUI Xiaobo¹, SUN Qianyi¹, JIA Hao¹, YUAN Bo¹, LI Taihua¹, WANG Heng¹, YUAN Tiejiang²

1. State Grid Xinjiang Electric Power Co.,Ltd.,Scheduling Center, Urumqi 830002, China
2. School of Electrical Engineering,Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

Received:2021-12-28 Online:2022-05-30 Published:2022-07-01

摘要/Abstract

摘要：

超高比例、超大规模新能源并网给电力系统安全、稳定、经济运行造成巨大挑战。对于系统灵活性调节资源的激增,短时间的电化学储能无法应对系统长时电力电量缺失,需要更大规模、更长时间的调节方式。首先,以火电机组的运行成本为优化目标,电化学储能的最大放电时间为界限划分短时储能与长时储能,进而提出基于运行模拟混合储能系统的优化运行模型与容量配置方法,并采用MATLAB优化工具箱CPLEX进行求解。最后,以中国西北某区实际数据为例,验证新型电力系统对于长时大规模调节手段的急切需求,计算该区域在不同边界条件下混合储能的配置结果,为储能规划布局提供理论支撑。

关键词: 超高比例, 超大规模新能源, 混合储能, 运行模拟, 容量优化配置

Abstract:

The ultra-high ratio and ultra-large scale new energy sources connected to the grid pose a huge challenge to the safe,stable and economic operation of the power system.For the surge of the system flexible regulation resources,the short-time electrochemical energy storage can not cope with the long-time power shortage of the system,which requires a larger scale and longer time regulation method.First,taking the operation cost of thermal power units as the optimization target and the maximum discharge time of electrochemical energy storage as the boundary,the short-time energy storage and long-time energy storage are divided.Then,the optimal operation model and capacity allocation method based on the operational simulation of hybrid energy storage system is put forward,which are solved by MATLAB optimization toolbox CPLEX.Finally,taking the actual data of a district in northwest China as an example,the urgent demand of the new power system for the long-time and large-scale regulation means is verified,and the configuration results of the hybrid energy storage in this region under the different boundary conditions are calculated to provide the theoretical support for its energy storage planning layout.

Key words: ultra-high ratio, ultra-large scale new energy, hybrid energy storage, operational simulation, optimal capacity allocation

中图分类号:

TM732

李渝, 张红, 崔晓波, 孙谊媊, 贾浩, 袁博, 李太华, 王衡, 袁铁江. 短时-中长期协调的电-氢混合储能容量优化规划[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(5): 35-40.

LI Yu, ZHANG Hong, CUI Xiaobo, SUN Qianyi, JIA Hao, YUAN Bo, LI Taihua, WANG Heng, YUAN Tiejiang. Short-Long Term Coordinated Electric-Hydrogen Hybrid Energy Storage Capacity Optimization Planning[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(5): 35-40.

图/表 11

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

表2

参考文献 17

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参数	2025年	2030年	2060年
最大外送功率/MW	44 710	50 000	75 000
最大输入功率/MW	44 710	50 000	75 000
火电装机容量/MW	87 760	87 760	120 000
风电装机容量/MW	38 010	43 000	225 000
光伏装机容量/MW	19 510	25 000	95 000
水电装机容量/MW	11 060	15 000	40 000
弃电率/%	5	5	5

储能		2025年规划值	2030年规划值	2060年规划值
短时储能	功率/MW	4.76×10⁴	5.12×10⁴	6.0×10⁴
短时储能	容量/MWh	2.31×10⁵	2.83×10⁵	2.88×10⁵
长时储能	电解槽/MW	2.28×10⁴	9.00×10³	6.0×10⁴
	储氢容量/Nm³	6.60×10⁶	8.17×10⁶	4.21×10⁸
	燃料电池/MW	9.12×10³	1.45×10⁴	6.0×10⁴

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