风储联合系统能量管理的协调控制研究

杨君 闫建国 金辉

【摘 要】风储联合系统的能量管理是优化风储系统构建的重要措施。开展好风储联合系统的能量管理调控，可以增强风储系统的联合控制力。本文针对风储联合系统的能量管理进一步开展协调控制研究，希望能够更直观地加强风储联合收益，提升风电整体的可控性和储蓄效能。

【关键词】风储联合系统;能量管理;协调控制;研究

能源危机的加重以及生态污染问题的日益凸显，使得发展可再生能源成为现阶段能源节约和创新发展的必然趋向。现阶段的我国风储系统的数目和规格相当多元，建立风储联合体统开展风能的协调控制管理，可以有效地避免分散储能的无序型充放电，既加强了风能储蓄的管理性，也提升着电网运行的安全经济效益。

一、现阶段的风储联合系统的能量管理

经济的迅猛增长为风电行业的建设提供了良好的发展空间，也促进了风电产业的创新进步，优化风储系统构建，对风电产业风储联合系统的能量管理非常重要。现阶段我国风储联合系统的能量管理，为分散风电场和电网的沟通搭建了良好的平台，实现了电网信息和风电场信息的数据统筹控制。风电能源的联合开发利用也改变着国家能源结构的分配比例。实施风储能量的协调控制有利于协调风电能源的合理分配，直观增强着资源配置的公平和补偿功能。风储联合系统管理的运行，可以接受电网的调度质量对各类风储系统开展有效的协调控制，是解决电网调度冲击大、运行难问题的高效举措。

现今社会的风电并网发展速度在风电资源的开发利用中不断得到提升，风储联合系统对外的联合发电操作和概率波动，可靠地提升着虚拟电源的可控性。实施风储联合系统的能量管理，可以将电网直接转变为常规电机组合功率的容量平衡约束，减少风能的低密度问题，直观加强着电网风储工程的实用价值。风储联合系统的能量管理，在很大程度上遭受着现阶段风电失控相关场景的不稳定影响。也由于风电的储能运行与风电的时序特性是相互关联特性，开展风储联联合管理需要时刻考虑到风电空间时段的误差和互补，所以在联合风储运行中多采用削峰填谷和计划跟踪形式并行的协调管理模式。但这两种管理模式在一定程度上，无法充分处理好风电内部线路的量载问题和各风储系统的量化衡量，无法优化风电资源的公平分配。

风电能源这一清洁可再生能源，在国家的能源利用中有着极强的能效优势，其所产生的巨大社会经济效益，可靠地推动了社会经济的稳步发展。对风储联合系统的能量开展优化管理，能够有效地解决风电发展的风电资源配置和成本管理问题，优化风电储能的结构，通过解析联合风储联合系统的日前发电计划以及不定性场景储能的充放电功率，可以科学的计算出发电概率的置信区间。风储联合系统能量的优化管理，使得风储系统在联合运行过程中不会出现各风储系统相互放电的情况，高效地避免了风电能源的过度浪费，也便利了风电总量的平均分配。其中线路潮流的约束力分担在风电内外各路的联合线路中，不仅保障风储联合的安全运行，也高效地将电网转化成机组组合的功率平衡约束，优化了常规的发电建设规划。

二、风储联合系统能量管理的调控策略

（一）联合风储合作博弈模式的管理策略

我国在风电资源的有效开发利用层面对比西方的风电发达国家是较晚的，风储联合系统调配和统筹管理的工作开展，为全面优化广域风电的协调风储工作带来了极强的运行便利，有效地缩短了我国与风电发达国家间的发展差距。

不同的联合风储管理策略的实施会产生不同的分配比重，不同参与风电场的储能考量，也使得风储联合系统能量效益值发生改变。以联合风储的整体作为利益优化的重点目标，对各风储参与方实施协调分配策略的过程，构成了联合风储的合作博弈管理模式。联合风储的合作博弈的模式管理，将联合的风储效益优化到了最理想的状态，要比单个独立的风储管理的控制收益丰满得多，更加具备合作意愿和管理风力，能够充分满足风储运行的效益需求。

（二）秉承Shapley值的联合风储式分配

基于Shapley值的联合风储分配原则，能够可靠达成风储资源的分配巩固和循环发展，实现风电资源的优化合理配置，是广泛应用于风储联合系统能量分配中的管理方式。实施对联合风相互风电开发管理和开发效益的定性量化，能够使联合风相互分配效益更加信息化和精准化。

秉承Shapley值原则的联合风储式能源分配管理，能够制定好联合风储风电资源协调分配的基准线，更有利于能源自动化数据的准确性，具有信息清晰化和简量化的实践优点，保障了各方风储联合参以及风电场的利益有效性，是具备统筹性、规范性的科学管理措施。

（三）风储联合中系统容量的能量分配管理

能源分配一旦出现不合理的调控现象，将会无法稳固和发展风储联合系统的积极管理作用。在能量分配管理中，风储联合管理中系统能源容量越大，相应参与的风电场所获取的资源分配收入也越高，凸显了风电联合空间的效益互补。能量分配管理利用各风储系统的容量互济，充分协调了各方风电蓄能，有效地减少了多方联合的同时充放电量，进一步避免了风电能源过度消耗和不合理开发分配现象的产生。

风储联合中系统容量的能量分配管理，既平衡了电网功率，也优化了风储的备用配置。风储联合系统中储能功率的变化也会改变风储联合的系统价值和各参与风电场的总体收益，风储联合储能调节力的加强可以增加各联合风电场的自身能源效益，也能改善自身风储系统的控制能效性。风储系统容量的合理分配管理，能夠在加强风电储能的合理分配和循环利用的同时，极强的满足风了储联合体系中各方的能量分配需求，高效增强风储联合的整体效益也实现了总风储收益的最大化。

（四）以风电场相关系数开展反比分配调控

在风储联合系统分配的管理中，参与协调管理的风电场越多，联合风储的利益效益就越大，联合风电场间的关联性越低，其能源分配的管理系数也就越大。风电空间之间的关联性降低使得联合风储的能源收益具备共享性质，风电场间的关联系数直接影响着风电空间的分配特性以及联合风储的资源容量。通过以风电场相关系数开展反比分配调控，有助于进一步开展联合风储风电项目的效益评估和资源分配，健全了风储联合资源分配的管理体系。

因此依照风电场相关系数开展反比分配调控管理，能够有效地规避风储操作的运行风险，使风电能源的统筹管理更具有效性。以风电场相关系数开展反比分配调控的分配策略，科学并准确地计量了各参与风电场的风储能源贡献，稳定了风储联合风电场的系统构建，也创建了科学合理的利益补偿机制。并且风电场的反比分配调控在协调过程中，充分地体现了风储联合利用分配的公平性原则，加强了风储联合系统的统筹广域控制，可以高效的增强风储联合系统项目管理的可行性和自动化。

结束语：

通过对风储联合系统能量实施有效协调管理，能够集中的对风储系统内部实施分层的有功功率控制，对外能够建立可靠的虚拟电源。实施风储联合系统能量管理的协调控制，将是我国未来风电行业发展管理的必然趋向，不仅提升电网电力的掌控力，也高效地实现各电能的协调发展和有序运行。相信通过上述风储联合系统能量管理的调控策略实施，可以合理协调个体风储和联合风储的效益关系，保障风电能源收益的稳定、公平以及合理的分配管理。通过管理的稳步落实，夯实风储联合系统的运行基础，提升风电资源开发和储能利用的效率，进一步推动我国风电行业的科学可持续发展。

参考文献：

[1]付菊霞，陈洁，滕扬新，等.基于集合经验模态分解的风电混合储能系统能量管理协调控制策略[J].电工技术学报，2019，（10）.2038-2046.

[2]刘辉，葛俊，巩宇，等.风电场参与电网一次调频最优方案选择与风储协调控制策略研究[J].全球能源互联网，2019，2（1）：44-52.

（作者单位：中国电建集团贵州工程有限公司）