中國儲能網(wǎng)訊：湖南大學電氣與信息工程學院、國網(wǎng)湖南省電力有限公司長沙供電分公司的研究人員湯杰、李欣然、黃際元、徐飄、何聰，在2019年第5期《電工技術(shù)學報》上撰文，針對儲能電源參與電網(wǎng)輔助調(diào)頻問題，提出一種以凈效益最大為目標的儲能電池參與二次調(diào)頻的容量配置方法。
綜合考慮實時電量、備用功率和環(huán)境效益，構(gòu)建儲能電池全壽命周期的成本-效益計算模型；進而建立以凈效益最大為目標，以容量及功率為決策變量，綜合考慮實時出力、調(diào)頻需求約束和荷電狀態(tài)（SOC）約束的儲能電池優(yōu)化配置模型；基于經(jīng)驗模態(tài)分解（EMD）原理，設(shè)計一種考慮常規(guī)機組爬坡率限制的儲能參與二次調(diào)頻的初始功率指令分配方法；并給出了利用遺傳算法輔助求解該優(yōu)化模型的容量配置方法流程。
仿真結(jié)果表明，所提出的容量配置方法不僅可以得到能夠較好地協(xié)調(diào)經(jīng)濟效益和調(diào)頻效果的容量配置方案，同時可得到儲能出力功率，該功率可作為儲能電池的運行調(diào)度參考方案，提高了配置方法的工程實用性。
隨著化石能源危機及環(huán)境保護問題的日益突出，具有隨機性、間歇性和難以預測性的風電等清潔能源得到快速發(fā)展，同時也給電網(wǎng)調(diào)頻帶來日益嚴峻的挑戰(zhàn)。常規(guī)機組調(diào)頻容量有限、響應慢、存在死區(qū)振蕩且可能反向調(diào)頻，難以滿足調(diào)頻需求，制約了電網(wǎng)消納清潔能源的能力。
儲能電池是一種時間尺度靈活的電源，能動態(tài)吸收、釋放能量，且其響應快速、控制精度高，在參與電網(wǎng)調(diào)頻方面具有優(yōu)勢。2018年以來，國內(nèi)出現(xiàn)了眾多儲能調(diào)頻電站，規(guī)模為9MW/4.5MW.h的有8個，其中已投運的有山西京玉電廠調(diào)頻項目、晉能陽光電廠儲能調(diào)頻項目以及山西同達電廠儲能AGC調(diào)頻項目。
規(guī)模為9MW/4.478MW.h的有4個，其中已投運的有內(nèi)蒙古新豐AGC儲能調(diào)頻項目、山西同煤集團同達熱電公司智慧儲能AGC調(diào)頻項目以及山西平朔AGC儲能輔助調(diào)頻系統(tǒng)項目。
已投運的還有內(nèi)蒙古上都電廠蓄電池儲能輔助AGC調(diào)頻項目（18MW/8.957MW.h）以及貴州興義清水河儲能調(diào)頻項目（20MW/10MW.h）。由此可知，利用儲能電池參與電網(wǎng)二次調(diào)頻是一個非常重要的手段，而如何科學合理地配置儲能容量，直接影響儲能的技術(shù)經(jīng)濟性，進而影響到其在調(diào)頻市場的推廣和應用。
各種應用場景中，儲能的功率/容量配置都是必須解決的基礎(chǔ)性問題，相關(guān)研究成果時有報道。
有研究提出了一種以風電場壽命周期內(nèi)儲能系統(tǒng)初始購置及更換總成本最低為目標，并計及電池使用壽命及電池更換成本的風電場儲能容量優(yōu)化配置方法。
有研究建立了儲能容量配置雙層決策模型，外層以儲能的初始投資與聯(lián)絡(luò)線波動懲罰最低為目標，內(nèi)層以系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線功率波動最低為目標。
有研究建立了以一次調(diào)頻備用成本最小為優(yōu)化目標的機會約束規(guī)劃模型，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理風速隨機變量，并采用權(quán)重改進的線性遞減粒子群算法進行求解。
有研究提出一種考慮儲能電池參與一次調(diào)頻技術(shù)經(jīng)濟模型的容量配置方法，其全壽命周期成本模型較成熟，但沒有深入定量地分析儲能參與調(diào)頻的效益。
有研究分析了儲能電池應用于配網(wǎng)削峰填谷的經(jīng)濟性，主要從能源價格套利、減少傳輸接入成本和延緩電力設(shè)施升級改造三個方面分析了儲能的效益。
有研究從容量收入、電量收入和環(huán)境效益三個方面對儲能參與風電輔助服務的效益進行了分析。
已有見諸報道的有關(guān)儲能容量配置方法的研究成果主要涉及儲能應用于風（光伏）電場平抑波動與跟蹤計劃出力或應用于輔助一次調(diào)頻，儲能應用于輔助電網(wǎng)二次調(diào)頻的容量配置問題鮮見報道。許多容量配置方法并不是以凈效益最大為目標，且已有的以凈效益最大為目標的容量配置方法，其成本模型較成熟，但其效益模型還不完善，比較單一，這是因為不同應用場景效益構(gòu)成不同，且有的效益難以對其進行定量分析。
儲能參與二次調(diào)頻的目的不同于平抑波動、跟蹤計劃出力以及參與一次調(diào)頻等應用，邊界條件也不相同，即其容量優(yōu)化配置的目標函數(shù)與約束條件都不同，因此很有必要研究以凈效益最大為目標的儲能參與二次調(diào)頻的容量配置問題，挖掘并定量分析其效益。
本文考慮儲能電池參與二次調(diào)頻的經(jīng)濟技術(shù)綜合性能，研究儲能參與二次調(diào)頻的容量配置方法。首先構(gòu)建儲能參與二次調(diào)頻的成本-效益計算模型；基于該模型，以儲能技術(shù)特征以及調(diào)頻需求為約束，建立了以凈效益最大為目標的容量配置優(yōu)化模型；提出一種考慮常規(guī)機組爬坡率限制的儲能參與二次調(diào)頻的初始功率指令分配方法；并給出利用遺傳算法輔助求解該優(yōu)化模型的容量配置方法流程。在確定儲能配置方案的同時，還可得到滿足調(diào)頻需求的儲能出力計劃曲線。
結(jié)論
本文研究了以凈效益最大為目標的儲能電池參與二次調(diào)頻的容量配置方法，所得結(jié)論如下：
1）所構(gòu)建的儲能電池成本-效益計算模型能較好地詮釋儲能在二次調(diào)頻中獲得的收益，能夠為儲能容量配置提供一定的支撐。
2）所提出的容量配置優(yōu)化模型考慮了調(diào)頻需求對儲能出力的約束作用，便于協(xié)調(diào)配置方案的經(jīng)濟性和技術(shù)要求，增強了規(guī)劃的靈活性。
3）提出的考慮機組爬坡率限制的初始功率指令分配方法，有利于更好地發(fā)揮機組與儲能各自的優(yōu)勢，盡管配置的功率/容量有所增加，但其總體效益以及調(diào)頻效果均能得到更好保障。
4）仿真結(jié)果驗證了本文容量配置方法的可行性以及與文獻[9]方法對比的優(yōu)勢；在確定儲能功率/容量的同時，實際也根據(jù)調(diào)頻需求給出了儲能調(diào)度參考方案。
