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摘要：随着社会经济的发展，我国对能源的需求不断增加，新能源的应用也越来越多。利用风能、太阳能的发电技术已经逐步成熟，且在电网中的渗透率也在不断提高。为弥补风能、太阳能发电所带来的功率不稳定、电能质量低等问题，有必要对风能、太阳能、储能联合发电进行深入研究。文中依据简单平抑方法、考虑一定约束的平抑方法、考虑功率预测与人工智能的平抑方法对储能的平抑控制策略进行了归纳总结。在储能平抑风光波动的研究中滤波算法是最为常见的方法，加入一定的约束会使平抑效果更佳，储能平抑配合精准的预测使整个系统更加平滑。多储能技术混合可以发挥各储能技术优越性。加入储能装置的风光储互补系统可以有效降低原风光互补系统对电网的不利影响。可以在更高程度上平滑风光发电系统的输出特性，增加电网对可再生能源的吸收接纳程度，取得良好的经济和社会效益。
关键词：风光储联合发电；储能优化；控制策略；平抑控制
近年来，人类为了充分利用可再生能源，采取了多种新能源发电系统。其中一种混合式发电系统得到了国内外的关注和研究，即风光互补发电系统将风电与太阳能发电组合成一个新能源混合发电系统。风光互补发电系统可以很好地完成风能和太阳能之间的差异，互相弥补对方的不足，提高能源的利用率和可靠性。
1风光储联合发电系统特性
风力发电系统主要是将风能转变为机械能，之后转变为电能，完成发电程序。太阳能发电系统主要是将光能转变为电能，风力发电受到风力的影响，太阳能发电受到光照的影响。如果风力速度不足或光照不够强烈，并且这两种发电系统分开发电，就会导致输出的电能稳定性不够，地域的分布情况和气候特征不同，每一个地方的光照和风力也会不同。如果风能和光能两者互补发电，且与储能蓄电池系统使用相配合，即风光储联合发电系统，能够提高发电系统的稳定性。
2风光储联合发电系统储能技术
正是由于风能、光能随机性和波动性太强以至于风电和光伏发电的出力波动随时都会发生，对风电、光伏的预测难度过大就使得在目前新能源预测水平下，很难实现更高精度的风电、光电功率预测。当储能装置想要接入风光系统并维持联合出力的稳定就需要响应速度较快的储能方式，截止2017年底，全球的储能装机中，抽水蓄能的装机占比均超过90%，但是电化学储能具有响应速度快、能量密度大、循环效率高以及机动性能好等优点，是当前储能产业的发展和研究热点，电化学储能也是储能装机发展速度最快的储能技术，截至2016年底，全球电化学储能装机规模达1756.5MW，近5年复合增长率27.5%，其中以锂离子电池累计规模最大，超过50%以上。2017年，锂离子电池的新增装机规模处于绝对领先地位，所占比重为93%，其次是铅蓄电池，所占比重约为7%。
3风光互补发电系统的优化
太阳能与风能二者的混合利用技术是由丹麦科学家提出来的，在1981年，科学家将风力机与光伏组件进行了简单的组合，此时，对两种能源的利用不够充分。此后，世界各国均开始研究风光互补，主要是由于该系统满足了可持续发展的需求，在技术不断改进与完善后，于1982年，风光互补发电系统进行了实际应用。近几年，国内外学者均十分关注对风光互补发电系统的研究。在国外方面，主要研究了系统的合理配置与优化设计等，加拿大科学家通过研究，建立了独立的小型风光发电系统，此系统具有良好的可靠性与较低的成本，它以负载为依据，对风光资源进行了合理的配置，使得该系统发电成本得到了控制，同时也提高了系统的安全性、可靠性与可行性。在国内方面，主要研究了系统的性能、效率与控制策略等，有研究构建了风光发电系统的变结构仿真模型，在此模型的作用下，用户可以对不同结构的风光发电系统进行重构，并且利用计算机进行仿真计算，进而全面了解了系统的性能、运行效率与控制策略;部分石油公司也对风光互补发电系统进行了研究，主要是为了保证边际油田的高效开发，在研究过程中，对油田的特殊性、工程的实效性等因素均给予了考虑;在移动通信方面，也研究了风光互补系统，将其应用到了移动通讯配置中，有效解决了设备供电难的问题。
4风光储联合系统的工程应用
风能和光伏发电所具备的间歇性和波动性等特点，使其在独立运行时，很难提供稳定的能量输出，为有效解决问题，国内一些电网公司加大了对风光储联合发电工程应用的研究力度。国家电网公司经过不懈的努力，在某市建成了国内首个国家级风光储示范工程。该工程以技术手段为依托，实现了风电、光伏发电和储能装置与电网的互动及智能化调度，突破了可再生能源并网发电运行的技术瓶颈，进一步提升了电网对可再生能源并网发电的接纳能力。金太阳项目是该示范工程的重要组成部分之一，在该项目中，风电为500MW、光伏发电为100MW、储能系统为110MW，它借助储能装置与风力发电机组和光伏发电机组的协调，降低了可再生能源发电对电网不利影响，提升了电网运行的稳定性，进而提高了可再生能源发电产业的核心竞争力，推动了风、光发电的产业化发展，对于能源可持续发展战略目标的实现具有重要的现实意义。
5多种储能技术的混合配置
风光储联合发电系统中的储能部分可以是单一的储能也可以是多种储能方式联合。在多种储能技术混合作为储能模块时就需要对其进行合理的配置，考虑响应速度、储能成本等约束条件对不同储能技术混合储能进行有效的优化配置。考虑到新能源出力的随机性，提出了基于机会约束规划的混合储能容量配置方法，将储能电池与超级电容器相结合来补偿风电的波动。同样，将超级电容与蓄电池相结合以装置成本最低、功率匹配最佳、可再生能源输出功率平滑度最好为目标建立了一种复合储能多目标优化数学模型。利用滑动平均和经验模态分解(empiricalmodedecomposition，EMD)获得储能参考功率的混合储能(hybridenergystoragesystem，HESS)功率和容量配置方法。采用该方法能够很好地平抑风电输出功率波动，使其达到并网要求，并且储能配置结果明显优于余量并网和低频并网方法。储能的全寿命周期为10年时，锂离子电池和超级电容组成的HESS经济性最优，且净效益大于零，从而从经济角度证明了HESS用于平抑风电波动的可行性。
结语
综上所述，在风光联合发电系统中整合储能装置可以在更高程度上平滑风光发电系统的输出特性，进一步减少新能源随机波动对电网造成的冲击。在风光系统中接入储能装置，公共点多选在交流母线上。在储能平抑风光波动的研究中滤波算法是最为常见的方法，简单易行，运算速度也较快，但是滤波算法也存在一定的滞后性，对灵活的风光变化敏感度不够，很难满足并网要求。可在其中加入爬坡率等控制目标约束以及储能系统的荷电状态、电池健康状态等物理约束。模型预测控制算法较为复杂，但对风光发电出力所做的预判越是精准，越有利于实时跟踪风光发电出力波动，获得更好的控制效果。
参考文献
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