风电与储能系统的联合运行模式与性能评估

引言

当“双碳”目标如号角响彻全球，风电凭借其清洁、可再生的独特优势，在能源舞台上迅速崛起，成为能源结构转型的中坚力量。但风电受风速、风向等自然因素左右，输出的间歇性与波动性犹如汹涌海浪，给电网稳定运行带来巨大冲击。储能系统则像守护电网的“稳定器”，可灵活存储与释放电能。风电与储能系统联合运行，本是驯服“风电海浪”、提升电网接纳能力的良方。但目前，联合运行模式停留在基础层面，性能评估也难以精准衡量系统表现。

一、风电与储能系统联合运行模式与性能评估的现状与问题

1.1 联合运行模式单一，协同性不足

当前，风电与储能系统的联合运行模式多局限于简单的“充电 - 放电”模式。在风电功率过剩时，储能系统被动充电；电网负荷高峰或风电功率不足时，储能系统放电。这种模式缺乏对风电预测、电网实时需求、储能系统状态的综合考量，难以根据复杂多变的实际情况动态调整运行策略。不同类型储能系统（如锂电池、抽水蓄能等）与风电系统的适配性研究不足，导致在联合运行中无法充分发挥各自优势，协同效应微弱。

1.2 性能评估指标体系不完善

现有的风电与储能系统联合运行性能评估指标体系存在诸多缺陷。在评估指标选取上，多侧重于单一系统的性能指标，如风电的发电效率、储能系统的充放电效率等，缺乏对联合运行整体性能的综合性指标，无法全面反映风电与储能系统协同运行时的能源利用效率、供电稳定性等关键性能。指标体系对环境效益、经济效益和社会效益的考量不足，忽略了联合运行模式对区域能源结构调整、碳排放减少、电力成本降低等方面的影响。

1.3 评估方法缺乏科学性与精准性

目前采用的性能评估方法大多较为传统和简单，难以满足风电与储能系统联合运行复杂特性的评估需求。常用的静态评估方法，如基于历史数据的统计分析，无法有效处理风电的随机性和储能系统充放电过程的动态变化，评估结果滞后，不能及时反映系统实时性能。一些评估方法依赖于经验公式和假设条件，对实际运行中的复杂因素考虑不足，导致评估结果与实际情况存在较大偏差。此外，评估过程中缺乏对不确定性因素的量化分析，如风电预测误差、储能系统寿命衰减等，使得评估结果的可靠性和准确性大打折扣，难以有效指导联合运行系统的优化和改进。

二、优化风电与储能系统联合运行模式与性能评估的意义

2.1 提升能源利用效率与供电稳定性

优化联合运行模式与性能评估，能够显著提升能源利用效率与供电稳定性。通过创新运行模式，实现风电与储能系统的深度协同，可根据风电输出预测和电网负荷变化，动态调整储能系统的充放电策略，最大限度地消纳风电，减少弃风现象，提高能源综合利用效率。精准的性能评估则能及时发现系统运行中的问题和潜在优化空间，为运行策略调整提供科学依据。稳定的供电可减少因风电波动对电网造成的冲击，降低电网频率和电压的波动幅度，提高电能质量，为用户提供更加可靠的电力供应，增强整个电力系统的稳定性和抗干扰能力。

2.2 促进电网对风电的消纳能力

合理的联合运行模式与性能评估体系有助于提升电网对风电的消纳能力。优化后的运行模式能够更好地平滑风电输出，将风电的间歇性和波动性转化为可预测、可调控的电力供应，降低风电并网对电网运行的影响。通过性能评估准确衡量联合运行系统对风电的消纳效果，可为电网规划和运行调度提供有力支持。在电网接纳能力有限的情况下，根据评估结果优化储能系统的配置和运行策略，提高储能系统对风电的调节能力，使更多风电能够顺利接入电网，减少因电网消纳能力不足导致的弃风现象，推动风电产业的健康发展，促进能源结构向清洁化转型。

2.3 推动能源系统的可持续发展

完善风电与储能系统联合运行模式与性能评估，对推动能源系统的可持续发展具有重要意义。创新的联合运行模式可促进风电与储能技术的协同发展，加速新技术、新设备的研发和应用，提高能源系统的整体技术水平。精准的性能评估能够量化联合运行系统在节能减排、降低成本等方面的效益，为政策制定者提供决策依据，有助于出台更具针对性的支持政策，引导社会资源向风电与储能领域合理配置，推动能源结构优化升级。

三、完善风电与储能系统联合运行模式与性能评估的策略

3.1 创新联合运行模式，增强协同效应

创新联合运行模式需从多维度入手。基于风电预测和电网负荷预测技术，建立动态的联合运行策略模型，实现储能系统充放电的精准控制，使风电与储能系统在不同工况下都能高效协同运行。开展不同类型储能系统与风电系统的适配性研究，根据风电资源特性和电网需求，合理选择储能技术和配置方案，充分发挥各类储能系统的优势。加强风电与储能系统在规划、建设和运营阶段的协同管理，建立统一的信息共享平台，实现数据实时交互和业务协同，打破部门和环节之间的壁垒，提高系统整体运行效率。

3.2 构建全面的性能评估指标体系

构建全面的性能评估指标体系应涵盖多个方面。在能源性能指标上，除传统的发电效率、充放电效率外，增加联合运行系统的能源综合利用率、风电消纳率等指标，全面衡量系统的能源利用效果。引入环境效益指标，如二氧化碳减排量、污染物减排量等，量化联合运行对环境保护的贡献。考虑经济效益指标，包括投资成本、运行成本、收益等，评估系统的经济可行性。增加社会效益指标，如对区域能源供应稳定性的提升、对就业的带动作用等，综合反映联合运行系统对社会发展的影响。

3.3 改进评估方法，提高评估准确性

改进评估方法需引入先进的技术和理念。采用动态评估方法，结合实时监测数据和预测模型，对风电与储能系统联合运行性能进行实时评估，及时反映系统运行状态的变化。运用大数据分析、人工智能等技术，挖掘海量运行数据中的潜在规律，提高评估模型的准确性和预测能力。加强对不确定性因素的量化分析，通过概率统计、模糊数学等方法，评估风电预测误差、储能系统寿命衰减等因素对系统性能的影响，使评估结果更贴近实际情况。

四、结论

风电与储能系统的联合运行模式与性能评估，是能源领域实现转型升级的关键枢纽。尽管当前面临模式单一、协同不足、评估粗放等重重阻碍，但通过创新联合运行模式，构建全面的性能评估指标体系，改进评估方法，能够有效破解难题，释放两者协同运行的巨大潜力。这不仅能提升能源利用效率、增强电网稳定性，还将加速能源结构向绿色低碳转型。展望未来，持续深化对联合运行模式与性能评估的研究和实践，必将为风电与储能系统的深度融合和高效运行保驾护航。

参考文献：

[1] 罗薇 . 海上风电 - 储能系统联合运行与电压协同控制策略研究 [D].昆明理工大学 ,2024.

[2] 黄攀 , 田智捷 , 吴寿康 . 储能电站与海上风电场联合运行控制策略研究 [J]. 电工技术 ,2023,( (22):76-78+104. .

[3] 王镇林 . 平滑风电出力的储能系统运行策略与配置研究 [D]. 北京信息科技大学 ,2023.