【EI复现】参与调峰的储能系统配置方案及经济性分析附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在能源结构转型与电力需求日益复杂的背景下，储能系统参与电网调峰对于提升电力系统稳定性、促进新能源消纳至关重要。本文提出了一种参与电网调峰的储能双层优化配置策略，外层模型以储能系统净收益、火电机组出力标准差改善量以及新增风电接纳量构建多因素优化模型，内层模型以系统调峰运行成本最小为目标，综合考虑储能系统运行成本、火电机组运行成本以及弃风惩罚成本。通过对不同储能系统的全寿命周期经济性分析，结合实际电网数据验证了方案的有效性，并给出了在特定电网条件下不同储能系统的最优配置参数及经济平衡点，为储能系统在电网调峰中的合理应用提供了理论支撑与实践指导。

一、引言

随着全球对清洁能源的大力发展，以风电、光伏为代表的新能源装机容量迅速增长。然而，新能源的间歇性和波动性给电网的稳定运行带来了巨大挑战，突出表现为电网峰谷差增大，调峰压力骤升。例如，我国部分地区在风电大发时段，由于电网调峰能力不足，弃风现象频发，严重影响了新能源的有效利用。传统的火电机组作为主要调峰手段，在深度调峰时面临运行成本增加、设备寿命缩短等问题，且调节速度难以快速响应新能源的功率波动。

储能技术凭借其快速的充放电响应能力、灵活的功率调节特性，成为缓解电网调峰压力、促进新能源消纳的关键手段。通过在电网中合理配置储能系统，能够在新能源发电过剩时储存电能，在用电高峰或新能源发电低谷时释放电能，有效平抑电网功率波动，提升电力系统的稳定性与可靠性。但储能系统的高投资成本、有限的使用寿命以及复杂的运行维护，使其经济性成为制约大规模应用的关键因素。因此，研究既能满足电网调峰需求，又具有良好经济性的储能系统配置方案具有重要的现实意义。

二、储能系统参与电网调峰的原理与优势

（一）调峰原理

储能系统参与电网调峰主要基于其充放电特性。在电网负荷低谷时段，如深夜，新能源发电可能过剩，此时储能系统从电网吸收电能进行充电，将电能以化学能（如电池储能）、势能（如抽水蓄能）等形式储存起来。而在电网负荷高峰时段，如白天工业用电高峰或晚间居民用电高峰，储能系统释放储存的电能，向电网供电，弥补电力供需缺口。以电池储能系统为例，其充放电过程通过控制电池的正负极化学反应实现，充电时电能转化为化学能存储在电池内部，放电时则相反，化学能重新转化为电能输出到电网。

（二）优势分析

1. 快速响应：相较于传统火电机组从启动到满负荷运行需要较长时间（数分钟至数小时不等），储能系统能在毫秒至秒级时间内实现功率的快速调整。例如，锂电池储能系统可以在几毫秒内完成充放电状态的切换，迅速响应电网的功率变化，有效应对新能源发电的快速波动和突发的负荷变化。

1. 灵活调节：储能系统的功率调节范围广且灵活，可根据电网的实时需求精确控制充放电功率。不像火电机组受最小技术出力限制，储能系统能够在零功率到额定功率之间任意调节，能够更好地适应电网不同时段、不同规模的调峰需求。

1. 提升新能源消纳：储能系统可在新能源发电过剩时储存电能，避免弃风、弃光现象。以风电为例，当风速过高导致风电出力超过电网接纳能力时，储能系统及时充电，将多余电能储存起来；在风电出力不足时，储能系统放电补充电力，从而提高了风电在电网中的消纳比例，促进了清洁能源的有效利用。

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