水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)工作原理及數(shù)學(xué)模型分析目錄TOC\o"1-3"\h\u572水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)工作原理及數(shù)學(xué)模型分析 132261.1水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)原理及數(shù)學(xué)模型 1130571.1.1常規(guī)水電站 1191321.1.2風(fēng)力發(fā)電 142031.1.3光伏發(fā)電 2203961.1.4儲(chǔ)能系統(tǒng) 2317941.2水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行工作原理 41.1水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)原理及數(shù)學(xué)模型1.1.1常規(guī)水電站水能資源是清潔可再生能源，是人類重點(diǎn)開發(fā)利用的可再生能源之一，在電力系統(tǒng)中占有重要作用ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>楊建東</Author><Year>2017</Year><RecNum>110</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[22]</style></DisplayText><record><rec-number>110</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620282958">110</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">楊建東</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">水電站</style></title></titles><dates><year>2017</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中國(guó)水利水電出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[22]。水電站工作原理是以水為載體，以水輪機(jī)為工具，當(dāng)水流通過水輪機(jī)從上游流向下游時(shí)，水輪機(jī)將水流的動(dòng)能和勢(shì)能先轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的機(jī)械能，同時(shí)帶動(dòng)與水輪機(jī)同軸的發(fā)電機(jī)切割磁感線將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，之后再通過變壓器等輸送至電網(wǎng)。水電站一般包括輸水系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。水輪機(jī)輸出功率計(jì)算公式為： （1.1）式中，為水的重度；為水輪機(jī)的流量；為水輪機(jī)水頭；為水輪機(jī)水力效率；為水輪機(jī)容積效率。1.1.2風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過高速齒輪箱將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力機(jī)出力的關(guān)鍵性因素是風(fēng)速，而風(fēng)速受天氣、環(huán)境等因素影響有著顯著的時(shí)序性ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[23,24]。風(fēng)力機(jī)輸出功率的計(jì)算公式為： （1.2）式中，為t時(shí)刻風(fēng)速；為額定風(fēng)速；為啟動(dòng)風(fēng)速；為停機(jī)風(fēng)速；為額定出力。風(fēng)機(jī)輸出功率和風(fēng)速的關(guān)系如圖1.1所示：圖1.1風(fēng)機(jī)出力與風(fēng)速關(guān)系圖1.1.3光伏發(fā)電光伏發(fā)電的工作原理是基于光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能，影響光伏發(fā)電出力的主要因素為光照強(qiáng)度，此外還受溫度等因素的影響ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>韋純進(jìn)</Author><Year>2021</Year><RecNum>111</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[24]</style></DisplayText><record><rec-number>111</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620289947">111</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>韋純進(jìn)</author><author>樊艷芳</author><author>張雅</author><author>高文森</author></authors></contributors><auth-address>新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院;國(guó)網(wǎng)新疆電力公司烏魯木齊供電公司;</auth-address><titles><title>基于二維聯(lián)盟多代理技術(shù)的風(fēng)-光-儲(chǔ)集群廣域協(xié)調(diào)控制</title><secondary-title>太陽能學(xué)報(bào)</secondary-title></titles><periodical><full-title>太陽能學(xué)報(bào)</full-title></periodical><pages>308-316</pages><volume>42</volume><number>01</number><keywords><keyword>風(fēng)-光-儲(chǔ)系統(tǒng)</keyword><keyword>集群</keyword><keyword>協(xié)調(diào)優(yōu)化</keyword><keyword>多代理技術(shù)</keyword><keyword>波動(dòng)平抑</keyword></keywords><dates><year>2021</year></dates><isbn>0254-0096</isbn><call-num>11-2082/TK</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[24]。一般情況下，為便于計(jì)算，常忽略溫度對(duì)光伏發(fā)電的影響。光伏發(fā)電輸出功率的計(jì)算公式為： （1.3）式中，為t時(shí)刻光照強(qiáng)度；為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度；為輻射點(diǎn)光照強(qiáng)度；為光伏發(fā)電額定功率。1.1.4儲(chǔ)能系統(tǒng)文獻(xiàn)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Javed</Author><Year>2020</Year><RecNum>109</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[25]</style></DisplayText><record><rec-number>109</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620282338">109</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Javed,M.S.</author><author>Zhong,D.</author><author>Ma,T.</author><author>Song,A.</author><author>Ahmed,S.</author></authors></contributors><titles><title>Hybridpumpedhydroandbatterystorageforrenewableenergybasedpowersupplysystem</title><secondary-title>AppliedEnergy</secondary-title></titles><periodical><full-title>AppliedEnergy</full-title></periodical><volume>257</volume><dates><year>2020</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[25]研究表明，抽水蓄能只有在絕對(duì)功率缺額較高時(shí)才會(huì)投入運(yùn)行，從而起到削峰填谷的作用。由于蓄電池組的功率密度和響應(yīng)時(shí)間均高于抽水蓄能(如表1.1所示)，因此，蓄電池組可以方便、快速地處理劣質(zhì)電力短缺問題，從而避免水泵水輪機(jī)在部分負(fù)荷下的低效輸出。同時(shí)，電化學(xué)儲(chǔ)能配合抽水蓄能電站工作可以減少可逆式水泵水輪機(jī)的啟停次數(shù)，提高機(jī)組運(yùn)行壽命。本文以抽水蓄能為大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，電化學(xué)儲(chǔ)能為輔，建立相應(yīng)的儲(chǔ)納調(diào)度策略。抽水蓄能電站抽水蓄能電站是目前應(yīng)用最廣泛的大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，其建有上下兩個(gè)水庫(kù)，以水為載體，以水泵水輪機(jī)為工具，利用動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)發(fā)電和儲(chǔ)能：在用電低谷時(shí)，利用富余的電把下水庫(kù)的水抽到位于山上的上水庫(kù)；在用電高峰時(shí)上水庫(kù)放水發(fā)電，水又回到下水庫(kù)。抽水蓄能電站具有容量大、靈活性強(qiáng)、響應(yīng)快、可靠性高和經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì)，具備保障大電網(wǎng)安全、促進(jìn)可再生能源消納、提升全系統(tǒng)性能的作用。表1.1抽水蓄能和蓄電池技術(shù)參數(shù)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Chen</Author><Year>2009</Year><RecNum>108</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[26,27]</style></DisplayText><record><rec-number>108</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620282338">108</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Chen,H.</author><author>Cong,T.N.</author><author>Wei,Y.</author><author>Tan,C.</author><author>Li,Y.</author><author>Ding,Y.</author></authors></contributors><titles><title>Progressinelectricalenergystoragesystem:Acriticalreview</title><secondary-title>ProgressinNaturalScience</secondary-title></titles><periodical><full-title>ProgressinNaturalScience</full-title></periodical><pages>291-312</pages><volume>19</volume><number>003</number><dates><year>2009</year></dates><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Luo</Author><Year>2015</Year><RecNum>107</RecNum><record><rec-number>107</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620282338">107</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Luo,X.</author><author>Wang,J.</author><author>Dooner,M.</author><author>Clarke,J.</author></authors></contributors><titles><title>Overviewofcurrentdevelopmentinelectricalenergystoragetechnologiesandtheapplicationpotentialinpowersystemoperation</title><secondary-title>AppliedEnergy</secondary-title></titles><periodical><full-title>AppliedEnergy</full-title></periodical><pages>511-536</pages><volume>137</volume><dates><year>2015</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[26,27]參數(shù)單位抽水蓄能鉛酸電池鋰離子電池能量密度W·h/L0.5-250-90200-400功率密度W/L0.5-1.510-4001500-10000額定功率MW100-500000-400-100自放電率%很小0.1-0.30.1-0.3放電效率%878585循環(huán)次數(shù)10000-30000500-18001000-20000響應(yīng)時(shí)間分鐘/不迅速毫秒毫秒儲(chǔ)存周期長(zhǎng)期分鐘-天分鐘-天成熟度成熟成熟論證中壽命年40-605-155-電化學(xué)儲(chǔ)能本文選用應(yīng)用廣泛的鉛酸電池作為儲(chǔ)能電池，忽略溫度對(duì)電池的影響，其出力模型為ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[23,24]：充電工況： （1.4）放電工況： （1.5） （1.6）式中，為電池荷電狀態(tài)；為電池放電深度；為電池每小時(shí)自放電率；為電池充電效率；為電池放電效率；為電池最大容量。1.2水-風(fēng)-光-儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行工作原理國(guó)家兩部委針對(duì)多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見明確指出：對(duì)于風(fēng)光水（儲(chǔ)）一體化中的存量水電項(xiàng)目，鼓勵(lì)通過龍頭電站建設(shè)優(yōu)化出力特性，實(shí)現(xiàn)就近打捆ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Year>2020</Year><RecNum>136</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>136</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2axwvfx5l5rfwuedxe5vpfxkdf9sp2fpzeaa"timestamp="1620722068">136</key></foreign-keys><ref-typename="WebPage">12</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">國(guó)家發(fā)展改革委</style><styleface="normal"font="default"size="100%">,</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">國(guó)家能源局</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charse