張詩鉭，楚 帥，葛維春,3，李音璇，劉 闖

（1東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012；2沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110870；3國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006；4國網(wǎng)天津市營銷服務(wù)中心（計量中心），天津 300120）

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)推動下，風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量逐年增加[1]。由于風(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)性和波動性的特點(diǎn)[2]，降低了風(fēng)電的利用率，導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生大量的棄風(fēng)電量[3]。在北方地區(qū)，電網(wǎng)可將棄風(fēng)電量用于儲熱供暖，實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)消納[4]，不僅能降低儲熱成本，減少煤炭消耗，還能提高電網(wǎng)的風(fēng)電接納能力[5]。

目前應(yīng)用儲熱技術(shù)提高棄風(fēng)消納的研究得到廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[6]采用改進(jìn)粒子群算法，提出一種基于需求響應(yīng)的含儲熱裝置的優(yōu)化調(diào)度模型，將儲熱機(jī)組與負(fù)荷側(cè)響應(yīng)方法相結(jié)合，提高棄風(fēng)電量消納能力。文獻(xiàn)[7]研究了電儲熱消納棄風(fēng)電量與同等熱量下燃煤鍋爐的煤耗換算關(guān)系，建立了電、熱鍋爐聯(lián)合消納棄風(fēng)的綜合效益分析模型，大幅減少燃煤鍋爐煤耗，提升經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。文獻(xiàn)[8]針對風(fēng)電下調(diào)峰需求，對比分析了低壓缸切除、儲熱、電鍋爐方案的電熱綜合能源系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行關(guān)系，低壓缸切除方案和儲熱方案的配合既可實(shí)現(xiàn)機(jī)組燃料的高效利用，亦可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的靈活運(yùn)行。文獻(xiàn)[9]針對西北地區(qū)棄風(fēng)限電問題，構(gòu)建了含儲熱光熱電站與風(fēng)電系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型，優(yōu)化了系統(tǒng)風(fēng)電消納能力的同時降低旋轉(zhuǎn)備用成本。文獻(xiàn)[10]采用模塊化的系統(tǒng)集成思路，以復(fù)合相變儲熱材料為核心，將電加熱模塊、儲熱模塊、換熱模塊和控制模塊進(jìn)行有機(jī)組合，建立36 MW·h 級的工業(yè)示范系統(tǒng)，分析供暖期系統(tǒng)的儲熱性能和供暖運(yùn)行情況，為系統(tǒng)改良和應(yīng)用推廣建立基礎(chǔ)。

電儲熱作為一種靈活性資源，不僅能提高電力系統(tǒng)的靈活性與調(diào)峰能力[11-12]，還能夠?qū)崿F(xiàn)跨季節(jié)儲能解決風(fēng)電導(dǎo)致的季節(jié)性電量不平衡問題[13-14]。電儲熱在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的成本主要來自電費(fèi)成本，即使利用低谷電儲熱供暖，其成本也令開發(fā)商難以接受，因此，利用價格低廉的棄風(fēng)電量進(jìn)行儲熱供暖擁有更廣闊的發(fā)展前景。本文深入研究了棄風(fēng)規(guī)律，建立了棄風(fēng)功率與儲熱容量匹配關(guān)系，分析了儲熱負(fù)荷運(yùn)行特性，提出了棄風(fēng)功率與儲熱功率協(xié)調(diào)調(diào)度方法以及棄風(fēng)與儲熱評估模型。

1 棄風(fēng)與儲熱匹配模型

電網(wǎng)儲熱裝置容量與棄風(fēng)電量的合理匹配關(guān)系是實(shí)現(xiàn)高效棄風(fēng)供暖的核心。儲熱裝置容量越大，能夠消納的棄風(fēng)電量就會越多，從而減少棄風(fēng)現(xiàn)象。當(dāng)儲熱裝置最大容量超過棄風(fēng)電量時，儲熱裝置就有能力全額消納棄風(fēng)電量。盡管擴(kuò)大儲熱裝置容量能夠提高棄風(fēng)消納量，但是考慮到以下3個方面的約束，儲熱裝置配置的容量不能無限擴(kuò)大。一是電網(wǎng)對儲熱容量的需求是有限度的；二是儲熱容量配置過大，儲熱利用效率就會下降，投資也過大；三是電網(wǎng)除采用棄風(fēng)供暖外同時還會采用其他調(diào)節(jié)手段消納棄風(fēng)[15-16]。因此，電網(wǎng)要合理配置儲熱容量，電網(wǎng)配置儲熱容量PC與年棄風(fēng)電量PNQW的大小、年最大棄風(fēng)功率PNQWM、最大日棄風(fēng)電量PRQWM有關(guān)。

1.1 全額消納棄風(fēng)電量儲熱與棄風(fēng)匹配模型

1.1.1 年最大棄風(fēng)功率與儲熱功率的匹配關(guān)系

首先，根據(jù)電網(wǎng)歷史棄風(fēng)數(shù)據(jù)，計算年最大棄風(fēng)功率PNQWM、年棄風(fēng)電量PNQW和最大日棄風(fēng)電量PRQWM。以一年歷史棄風(fēng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，則年棄風(fēng)最大功率PNQWM可用式(1)表達(dá)

式中，PQW(I，J)為第I天、第J小時的棄風(fēng)功率。

通過式(1)，對PQW(I，J)中的365×24 個棄風(fēng)功率選取最大值，即為年最大棄風(fēng)功率。只要儲熱配置功率大于等于棄風(fēng)最大功率，就具備全額消納棄風(fēng)的條件，如式(2)所示

式(2)并不能完全確定全額消納棄風(fēng)電量，還應(yīng)進(jìn)一步確定儲熱容量與棄風(fēng)電量的匹配關(guān)系。

1.1.2 年棄風(fēng)電量與儲熱容量的匹配關(guān)系

年棄風(fēng)電量PNQW可由式(3)表達(dá)

式中，M代表一天24小時；N代表一年365天。對PQW(I，J)中的365×24 個棄風(fēng)功率求和計算，即可計算出一年棄風(fēng)電量。

根據(jù)儲熱裝置容量PC計算一年的儲熱容量PNCQ，可由式(4)所示

式中，K代表供暖期天數(shù)；β代表儲熱裝置一天連續(xù)運(yùn)行小時數(shù)。不同地區(qū)，K值是不一樣的，有的210 天，也有120 天；β在儲熱裝置僅加熱不放熱時大約等于7，在加熱和放熱同時進(jìn)行時可以超過10。因此，儲熱容量與棄風(fēng)電量匹配關(guān)系如式(5)所示

式(5)表明，只要儲熱裝置年儲熱能力大于等于年棄風(fēng)電量，就有可能全額消納棄風(fēng)。

1.1.3 最大日棄風(fēng)電量與儲熱容量的匹配關(guān)系

一年中最大日棄風(fēng)電量PRQWM，如式(6)所示

式(6)表達(dá)的是在365個日棄風(fēng)電量中，選擇一個最大值。只有儲熱裝置容量在滿足日最大棄風(fēng)電量PRQWM的需求時，儲熱裝置容量才能與棄風(fēng)電量相匹配。

根據(jù)式(4)可以看出，儲熱裝置每日運(yùn)行容量是有約束的，通常最多能連續(xù)運(yùn)行10 h，當(dāng)然，如果儲熱裝置連續(xù)釋熱，運(yùn)行時間會更長，但無論如何總是有限的。儲熱容量與棄風(fēng)電量的匹配關(guān)系又可由式(7)表達(dá)

式(2)、式(5)和式(7)從不同角度描述了電網(wǎng)為全額消納棄風(fēng)電量而需投入的儲熱功率和容量，最直接而有說服力的指標(biāo)是式(7)所表達(dá)的滿足最大日棄風(fēng)電量要求，它隱含了對儲熱裝置的功率要求和連續(xù)運(yùn)行時間要求。然而，工程上不能全額消納棄風(fēng)的情況下，按照式(7)配置儲熱裝置可能會導(dǎo)致儲熱容量偏大，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。

1.2 部分消納棄風(fēng)電量儲熱與棄風(fēng)匹配模型

實(shí)際上，電網(wǎng)為了全額消納棄風(fēng)電量不會僅采用單一的儲熱技術(shù)措施，因此，為了提高儲熱裝置的利用效率，可以依據(jù)式(1)計算出的年棄風(fēng)最大功率PNQWM，給定一個比例系數(shù)L，來確定儲熱裝置配置的功率，如式(8)所示

按式(8)配置儲熱功率后，儲熱裝置就不能全額消納棄風(fēng)電量。那么，棄風(fēng)電量就包含兩個部分，一是棄風(fēng)功率低于儲熱功率部分，這部分棄風(fēng)能被全額消納；另一部分是棄風(fēng)功率高于儲熱功率部分，這部分棄風(fēng)電量的消納只能由其他措施完成。因此，當(dāng)棄風(fēng)功率低于儲熱功率時，被儲熱裝置消納的棄風(fēng)功率PXQW等于實(shí)際棄風(fēng)功率PQW；當(dāng)棄風(fēng)功率高于儲熱功率時，被儲熱裝置消納的棄風(fēng)功率PXQW等于儲熱裝置配置功率PC，如式(9)所示

根據(jù)式(8)確定的儲熱裝置配置容量，一年中實(shí)際消納的總棄風(fēng)電量等于每天每個小時消納掉的棄風(fēng)功率之和，如式(10)所示

當(dāng)棄風(fēng)電力高于儲熱裝置配置功率時，剩余電量只能被棄掉。未能消納的棄風(fēng)電量PQWQ可以由式(11)表示

儲熱按式(8)配置功率后，消納的棄風(fēng)電量占比?可用式(12)表示

可見，當(dāng)棄風(fēng)功率高于儲熱功率時，儲熱裝置配置比例系數(shù)L越大，消納的棄風(fēng)電量占比?也越大。

1.3 棄風(fēng)發(fā)生的時序分析模型

棄風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生時序分析是儲熱裝置投入策略的依據(jù)，對于棄風(fēng)功率PQW(I，J)，只要大于等于臨界值ε，就記錄TQW(I，J)=1，否則，TQW(I，J)=0，如式(13)所示

式中，TQW(I，J)表達(dá)的就是棄風(fēng)發(fā)生的時序，為1 表示發(fā)生了棄風(fēng)，為0 就沒有發(fā)生棄風(fēng)。連續(xù)為1的個數(shù)，就是連續(xù)發(fā)生棄風(fēng)的小時數(shù)。

那么，總的棄風(fēng)小時數(shù)TNQW即可由式(14)表達(dá)

當(dāng)N為365、M為24 時，式(14)表達(dá)的就是一年棄風(fēng)小時數(shù)；如果N為一個月30天，M為24時，式(14)表達(dá)的就是一個月的棄風(fēng)小時數(shù)；如果N為一年一個取暖季的天數(shù)，例如150 天，M為每天24小時，式(14)表達(dá)的就是取暖季棄風(fēng)小時數(shù)；如果N為一年365 天，M為每天低谷時段的小時數(shù)，例如10小時，式(14)表達(dá)的就是低谷時段的棄風(fēng)小時數(shù)；如果N為一年一個取暖季的天數(shù)，例如150 天，M為每天低谷時段的小時數(shù)，例如10 小時，式(14)表達(dá)的就是取暖季低谷時段的棄風(fēng)小時數(shù)。

同樣地，還可以計算棄風(fēng)功率小于儲熱裝置配置功率PC的棄風(fēng)小時數(shù)。當(dāng)棄風(fēng)功率PQW(I，J)小于儲熱裝置容量PC時，記錄TXQW(I，J)=1，否則，TXQW(I，J)=0，如式(15)所示

那么，棄風(fēng)功率小于儲熱裝置容量PC的總小時數(shù)TNXQW即可由式(16)表達(dá)

當(dāng)棄風(fēng)功率超過儲熱裝置額定容量PC時，即使儲熱裝置滿負(fù)荷投入，也不能全額消納棄風(fēng)。從而，可計算出在儲熱裝置滿負(fù)荷PC投入使用的情況下，仍有棄風(fēng)不能被消納的總小時數(shù)TC，如式(17)所示

2 電儲熱運(yùn)行特性

實(shí)際電網(wǎng)中的電儲熱裝置可以當(dāng)做負(fù)荷，通常分為兩類，一類是分布式電儲熱負(fù)荷，為低谷運(yùn)行方式，每天低谷時段開始投入，低谷結(jié)束退出，如式(18)所示

式中，PL表示電網(wǎng)負(fù)荷；PLC表示分布式儲熱投入功率；t1表示低谷起始時間；t2表示低谷結(jié)束時間；T表示運(yùn)行溫度；TM表示運(yùn)行溫度上限。式(18)表明電網(wǎng)運(yùn)行到低谷起始時間t1投入儲熱裝置，在低谷結(jié)束時間t2退出儲熱裝置；當(dāng)儲熱裝置運(yùn)行溫度T≥TM時，儲熱裝置也退出。

分布式電儲熱負(fù)荷只在電網(wǎng)低谷時段運(yùn)行，電網(wǎng)低谷時段正是電網(wǎng)調(diào)峰最困難時段，如果此時段有大量風(fēng)力發(fā)電需求，電網(wǎng)就極易發(fā)生棄風(fēng)電現(xiàn)象，有了儲熱負(fù)荷，就會為風(fēng)力發(fā)電提供空間。因此，分布式電儲熱負(fù)荷消納的不全是棄風(fēng)電，但一定是低谷電。

集中式電儲熱方式，按電網(wǎng)調(diào)度指令運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)即將或已經(jīng)出現(xiàn)棄風(fēng)現(xiàn)象時投入，棄風(fēng)現(xiàn)象消失時退出，運(yùn)行模型如式(19)所示

式中，PG表示電網(wǎng)發(fā)電功率。PLC表示集中式儲熱投入功率。當(dāng)電網(wǎng)將要或已經(jīng)出現(xiàn)棄風(fēng)時，投入集中式儲熱裝置，當(dāng)運(yùn)行溫度T≥TM時裝置退出。

對于一個熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠，儲熱裝置的投入相當(dāng)于減少發(fā)電廠的上網(wǎng)電力，提高了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的調(diào)峰能力，調(diào)峰裕度PGF下限由原來的PGm進(jìn)一步降低，可由式(20)表示

如果一個熱電廠的儲熱功率按50%容量配置，則當(dāng)發(fā)電廠發(fā)電的負(fù)荷率降到50%時，上網(wǎng)電力就相當(dāng)于零。所以，發(fā)電廠配置50%儲熱，可以在電網(wǎng)低谷時段等同于停機(jī)。

綜上所述，不論是集中式電儲熱，還是分布式電儲熱，都是電網(wǎng)消納棄風(fēng)電的重要措施。分布式儲熱跟蹤負(fù)荷曲線，主要目標(biāo)為消納低谷電量，同時也會消納低谷期的部分棄風(fēng)電量；而集中式儲熱跟蹤棄風(fēng)現(xiàn)象，其目標(biāo)是消納棄風(fēng)電量。

3 電網(wǎng)棄風(fēng)儲熱協(xié)調(diào)評估方法

電網(wǎng)利用棄風(fēng)電量制熱儲熱，能夠?qū)⒋罅康臈夛L(fēng)電量變廢為寶。原本棄掉的風(fēng)電代替從電網(wǎng)購電制熱儲熱，大幅降低了供暖成本、減少了煤炭消耗、提高了風(fēng)電接納能力。如果儲熱能夠跟隨棄風(fēng)運(yùn)行，必將大幅提高儲熱的利用效率和效果。

儲熱能否跟隨棄風(fēng)主要取決于兩者運(yùn)行時段是否一致。記錄棄風(fēng)時間序列TQW(I，J)、儲熱投入時間序列TC(I，J)，如式(21)和式(22)所示

式中，ε為實(shí)際發(fā)生棄風(fēng)閥值。

為評估棄風(fēng)出現(xiàn)后，儲熱跟隨棄風(fēng)能力，將棄風(fēng)時間序列TQW(I，J)和儲熱投入時間序列TC(I，J)進(jìn)行“與”運(yùn)算后，形成新的時間序列TWC(I，J)，如式(23)所示

TWC(I，J)為儲熱投入和棄風(fēng)時段重合的時間序列，即棄風(fēng)和儲熱同時出現(xiàn)的時間序列。TWC(I，J)數(shù)值越接近儲熱TQW(I，J)，說明儲熱跟隨棄風(fēng)投入效果越好，也更加能夠說明儲熱對棄風(fēng)的調(diào)節(jié)作用效果越明顯。即有棄風(fēng)發(fā)生時，儲熱一定投入，反過來，儲熱投入不一定有棄風(fēng)電發(fā)生，TQW(I，J)、TC(I，J)和TWC(I，J)三者關(guān)系如式(24)所示

式(24)表明，儲熱投入時段遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棄風(fēng)發(fā)生時段，其差值表明儲熱效果δ，如式(25)所示。δ越大，說明儲熱效果越好。

4 數(shù)值分析

以某省電網(wǎng)近五年實(shí)際數(shù)據(jù)為例，表1給出近五年年棄風(fēng)電量、年最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量數(shù)據(jù)表。從表中數(shù)據(jù)可以看出，前4年最大棄風(fēng)功率逐年增加，最大日棄風(fēng)電量變化不大，第3年和第4 年年棄風(fēng)電量較多，第5 年各種數(shù)據(jù)均有下降。

表1 近5年年棄風(fēng)電量、年最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量數(shù)據(jù)Table 1 Data of wind abandoned power,maximum power of wind abandoned and maximum power of daily wind abandoned in the past five years 單位:萬kW·h

表2給出根據(jù)年棄風(fēng)電量、年最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量配置的儲熱功率數(shù)據(jù)。從表中數(shù)據(jù)可以看出，按年棄風(fēng)電量配置的儲熱功率在第1年和第2 年相近，第3 年至第4 年相近，第5 年略有下降；按年最大棄風(fēng)功率配置的儲熱裝置功率仍然是第1 年和第2 年相近，第3 年和第4 年相近，第5 年略有下降；按最大日電量配置的儲能容量基本相近，只是第5年略低。從三個維度計算配置儲熱容量表明，用年棄風(fēng)電量計算出的儲熱容量較符合實(shí)際，按最大日棄風(fēng)電量配置儲熱裝置的容量數(shù)值偏大。

表2 根據(jù)年棄風(fēng)電量、年最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量配置的儲熱功率數(shù)據(jù)Table 2 Data of thermal storage power based on annual abandoned wind power,annual abandoned wind maximum power and daily abandoned wind maximum power 單位:MW

表3給出按年最大棄風(fēng)功率的不同比例配置儲熱數(shù)據(jù)，從表中數(shù)據(jù)可以看出，按年最大棄風(fēng)功率的70%配置儲熱，仍能消納90%以上的棄風(fēng)電量，即使是按30%配置，也能消納2/3的棄風(fēng)電量，說明用年最大棄風(fēng)功率配置儲熱是不夠經(jīng)濟(jì)的。

表3 按年最大棄風(fēng)功率的不同比例配置儲熱數(shù)據(jù)Table 3 Data of configuration thermal storage according to the annual maximum electric power percentage

表4給出年度棄風(fēng)、取暖季棄風(fēng)、取暖季低谷棄風(fēng)小時數(shù)及其占比數(shù)據(jù)，從表中數(shù)據(jù)可以看出，以棄風(fēng)小時數(shù)為基數(shù)，取暖季棄風(fēng)占比仍較大，在第3年內(nèi)超過95%，但是，低谷時段棄風(fēng)小時數(shù)占比都超過50%，只是沒有達(dá)到60%，說明棄風(fēng)在電網(wǎng)低谷時段運(yùn)行時不占優(yōu)勢。表4還表明，北方冬季供暖季，配置儲熱供暖裝置，對消納棄風(fēng)電作用明顯，只是應(yīng)該使儲熱裝置跟隨棄風(fēng)，而不是固定在低谷時段運(yùn)行，因為，只在電網(wǎng)低谷時段運(yùn)行，只能消納60%的棄風(fēng)電量，如果跟隨棄風(fēng)運(yùn)行，就會消納90%的棄風(fēng)。

表4 年度棄風(fēng)、取暖季棄風(fēng)、取暖季低谷棄風(fēng)小時數(shù)及其占比數(shù)據(jù)Table 4 Hours of annual abandonment wind,heating season abandonment wind,heating season low valley abandonment wind and their proportion

以第6 年第一個季度數(shù)據(jù)為例，圖1 給出棄風(fēng)電量、棄風(fēng)小時數(shù)與棄風(fēng)功率關(guān)系曲線，由曲線可以看出棄風(fēng)電量與棄風(fēng)功率關(guān)系曲線相當(dāng)于拋物線，棄風(fēng)小時數(shù)與棄風(fēng)電力相當(dāng)于一條單調(diào)下降的曲線，兩條曲線在最大棄風(fēng)功率達(dá)到2800 MW時停止，此時，棄風(fēng)電量為2781 MW·h，棄風(fēng)次數(shù)為1。當(dāng)棄風(fēng)功率為1600 MW 時，棄風(fēng)電量達(dá)到最大值，為15012 MW·h?？梢?，如果儲熱容量達(dá)到2800 MW，即可全部消納棄風(fēng)電量，此時棄風(fēng)電量為2781 MW·h；如果儲熱容量為1600 MW，將有8 次2000 MW、5 次2600 MW 和1 次2800 MW棄風(fēng)功率達(dá)不到全額消納要求，但同樣能消納8×1600+5×1600+1600=22400 MW·h 棄風(fēng)電量，而3 個時段總的棄風(fēng)電量為28284 MW·h，實(shí)際棄風(fēng)電量為28284-22400=5884 MW·h，用5884 MW·h電量換取減少安裝1200 MW 儲熱裝置，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖1 棄風(fēng)電量、棄風(fēng)小時數(shù)與棄風(fēng)電力關(guān)系曲線Fig.1 The relationship between wind abandoning power capacity,hours of wind abandoning and wind abandoning power

圖2 基于第1 年至第5 年棄風(fēng)數(shù)據(jù)，給出儲熱配置功率與消納棄風(fēng)電量(億千瓦時)及其棄風(fēng)占比曲線圖。從圖中曲線可以看出，儲熱配置功率太小，對消納棄風(fēng)電量起不到作用，在儲熱功率增加到500 MW 時，可以消納20%左右的棄風(fēng)電量，當(dāng)其達(dá)到1500 MW時，對于第1年和第2年就可以消納90%以上的棄風(fēng)電量，超過2000 MW 時，幾乎能消納100%的棄風(fēng)電量；但是相對第3 年和第4年，2000 MW儲熱可消納80%左右的棄風(fēng)電量?？梢?，隨著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的增長，以及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組投入比例的增加，消納棄風(fēng)電量需要配置的儲熱功率也要增加。

圖2 儲熱功率與消納棄風(fēng)電量及其棄風(fēng)占比曲線圖Fig.2 Graph of thermal storage power,consumption of abandoned wind and abandonment wind ratio

以第6 年一季度數(shù)據(jù)為例，總的儲熱投入電量、棄風(fēng)電量與應(yīng)棄風(fēng)電量曲線圖如圖3所示。從圖中曲線可以看出，總儲熱投入電量遠(yuǎn)大于棄風(fēng)電量，總棄風(fēng)電量與儲熱電量之和如果定義為應(yīng)棄風(fēng)電量，則應(yīng)棄風(fēng)電量遠(yuǎn)大于實(shí)際棄風(fēng)電量。圖3中可以直觀地看出儲熱對棄風(fēng)的消納作用，也可以看出儲熱的投入符合棄風(fēng)規(guī)律，即低谷比例較大。實(shí)際上，圖中的儲熱為電網(wǎng)調(diào)度中心可直接調(diào)度的集中式儲熱，在21:00—23:00 之間很少投入，是因為在該時段有分布式儲熱裝置投入，占去了集中式儲熱投入空間。

圖3 儲能、棄風(fēng)電量與應(yīng)棄風(fēng)電量曲線圖Fig.3 The curve of energy storage,wind abandoning and deserting the wind

以第6 年一季度數(shù)據(jù)為例，總的儲熱投入時序、棄風(fēng)時序以及儲熱與棄風(fēng)同時發(fā)生時序曲線如圖4 所示。由圖4 可以看出，棄風(fēng)小時數(shù)和儲熱與棄風(fēng)同時出現(xiàn)的小時數(shù)相近，說明儲熱能夠較好地跟隨棄風(fēng)，只要有棄風(fēng)就有儲熱投入；然而，儲熱投入小時數(shù)遠(yuǎn)高于棄風(fēng)小時數(shù)，說明儲熱投入時，不一定有棄風(fēng)發(fā)生。此外，儲熱主要運(yùn)行于電網(wǎng)低谷時段，說明儲熱裝置的投入使用能夠減少棄風(fēng)發(fā)生的小時數(shù)。

圖4 儲熱和棄風(fēng)運(yùn)行關(guān)系圖Fig.4 Diagram of energy storage and wind abandoning operation relationship

5 結(jié) 論

本文重點(diǎn)研究了如何應(yīng)用棄風(fēng)歷史數(shù)據(jù)分析儲熱功率配置方法，提出了基于年度棄風(fēng)電量、最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量配置儲熱容量的方法，建立了按功率不同比例配置儲熱裝置容量的模型，分析了分布式儲熱和集中式儲熱的分時運(yùn)行特性。通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析表明，儲熱是北方地區(qū)棄風(fēng)消納的最佳方式之一。儲熱消納棄風(fēng)電量的前提是要有足夠大的容量，同時，按照年棄風(fēng)電量和總需求的百分比配置儲熱裝置的容量，比按照最大棄風(fēng)功率和最大日棄風(fēng)電量配置儲熱容量，更能高效利用儲熱裝置。本文提出的方法可用于根據(jù)棄風(fēng)電量歷史數(shù)據(jù)配置儲熱裝置容量，從而更加有效地使用儲熱裝置降低電網(wǎng)棄風(fēng)率，為北方地區(qū)冬季供暖期“清潔供暖”的建設(shè)提供理論依據(jù)，下一步將繼續(xù)深入研究儲熱功率的最佳投入比例。