科创中国

本项目“双碳”背景下提升风电应用水平的储能系统规划与运营系统属于应用型研究，涉及的领域为新能源发电领域与储能技术领域。所属的科技项目类型为新方法的开发，试点、示范、应用与推广的技术创新项目。

“双碳”背景下，以新能源为核心的新型电力系统建设已迫在眉睫。作为最广泛且重要的新能源类型之一，风电在新型电力系统下的高渗透应用成为达成“双碳”战略的关键之一。目前，在我国风电装机容量巨大，但风电间歇性和不确定性对电力系统稳定性造成了严重影响，导致风电场弃风现象严重，随着风电持续建设以及渗透升高，电力系统实时功率平衡将更为困难。储能系统作为一种灵活、有效的调控手段，联合风电运行，改善其出力特性，对于提升风电在电力系统中应用水平具有重大且积极作用。但是，目前储能如何科学地调控改善风电出力、最经济地规划布局、挖掘风储系统的应用潜力以及合理地评估服务是响应在“双碳”背景下新型电力系统的关键与难点。风储配合下的环境收益、碳交易下的利润增长点探索也必然成为未来持续发展的重点。因此，开展提升风电应用水平的储能系统规划和运营策略研究意义重大

课题的研究成果可用于风储能电站的规划和建设，形成的专业软件可推广成为行业标准软件，对于储能技术的发展有推动作用。

其中：（1）风电场移动智能储能设备示范应用平台为风储微网构建及风光储配置及联合运行提供了理论和可实践实验基础。在此基础上，对于风电资源比较丰富的地方，可以进行模块化风储配置建设，减少建设周期和建设费用。（2）随着储能系统的发展，风电场移动智能储能设备协同优化控制软件的优化设计、优化配置及优化运行提供数据支撑。通过数据分析与储能配置优化软件以及实际运行数据的迭代，能获得更可靠和可信的分析和评估。（3）储能系统运行评估软件为储能系统的运行提供理论基础，对于大规模储能系统的推广、安全运行和经济性运行提供一定的基础，也为储能系统设计和可研阶段提供了强劲的基础。 因此，对于整体成果推广方案，项目组会建立推广领导小组，根据已有的实验理论 基础，基于建立的数据库，推广小组督导进行全方位、多层次的实施推广，加强日常交流和研讨，对推广研究进程、结果、典型事例、出现的问题及原因进行全方位的反馈、 总结、分析，集体讨论，提出修订意见。同时，随时整理有关研究材料，对推广研究取 得的成果进行评估、深化推广。

1、大容量应急储能电源与风力发电出力互补机制及应用场景

在现有的研究成果中，尚无完整全面的指标体系与理论方法来描述风力发电功率波动对电网安全稳定运行的影响。在本项目中，将利用合适的数学描述对间风力发电不同时空尺度下的功率波动特性进行刻画；在此基础上，通过深入分析研究间风力发电波动对电网运行的影响，将提出风力发电出力波动平抑效果指标体系，奠定大容量应急储能电源配置与运行的基础理论，用于指导风电场的控制与运行。

2、服务风电多场景应用的储能系统全生命周期经济性建模与可靠性测算技术

探究储能改善多场景风电特性后，风力发电服务水平提升对节能减排的贡献度；量化储能系统服务风电场后的减碳效果及环境收益；评估风储联合能系统参与电力系统可靠性；建立计及储能全生命周期的经济模型；

3、储能电站与风力发电容量配置技术及优化方法

在现有的研究成果中，尚无对不同风力发电场景下，储能类型、容量选择及优化控制方法的系统理论。在本项目中，首先将研究在不同风力发电场景下，所需储能装置的技术响应特性、容量及功率特性，提出在不同风力发电场景下，用于提高间歇式电源接入能力的储能类型及容量选择方案，然后基于电网对储能电站充放电能力的需求，考虑储能电站的经济性及自身寿命，提出储能电站自身的优化控制策略，达到间歇式电源、储能电站和电网优势互补。

4、可靠性约束下的储能电源广域协调优化控制技术研究

在现有的研究成果和实际工程中，尚无储能电站之间广域协调优化控制技术，储能电站的建设处于无序状态。在本项目中，基于电网结构、能源分布情况、电网安全稳定运行特性、电能质量、储能建设资源条件等因素，建立储能电站多点布局的数学模型，以综合技术经济指标为基础，研究储能电站广域布局方法。在提高间歇式电源接入能力时，以电网对储能电站的需求为基础，研究储能电网广域全局控制目标，提出在不同时空尺度下储能电站之间广域协调优化控制技术，最大限度地发挥储能电站的风力发电调节作用。

本项目将在“双碳”背景下提升风电应用水平前提下，应用一款移动式应急电源并在其基础上开展风电场储能控制策略和经济定容规划的研究。

根据自项目落地地区有关规定，原则上新建新能源项目要配置15%（2 小时）以上的储能设施。推动已并网的新能源项目增配储能设施，提高消纳和调峰能力。本项目符合自治区政府对于风力发电的指导方针。

本项目针对自治区幅员辽阔，风电资源丰富的特点， 面向集团下辖风电场及调度中心对应急电源的需求开展工作，兼顾提升资源利用价值、风电场发电效率和经济性。在满足相关风电配储指标的基础上，为风电的开发，消纳及外送提供技术和理论的保障。

在风电领域储能尤其是应急储能存在着成本高，利用率低的问题。本项目秉承灵活电网工程的理念，创新性的利用移动式储能满足风电场多方面应用需求。实现了应急储能高效利用和整体应用成本的降低。移动式应急电源具有即插即用的特点，针对风电场内单点应急保障场景可满足数小时乃至数天的应用需求，并可通过移动特性实现对风电场内多点应急保障场景的分级供能需求。该特性可有效降低应急情况对风电场并网的影响。

在此基础上同步开展理论研究，针对经济性层面开展移动式应急储能定容技术研究，在满足应急保障场景供电需求的基础上实现移动式储能的合理配置。同时针对非应急保障情境下的储能应用价值进行开发，辅助风电资源消纳和参与辅助服务，扩展移动式应急储能应用场景和使用价值，实现资源的合理利用。

项目团队北方工业大学依托“双一流”建设平台，在大规模储能关键理论及技术、微网及电池储能系统调频应用领域具备国内一流的水平。作为中国电工技术学会标准化工作专家委员会储能技术专业分会和储能领跑者联盟的支撑单位、北京先进碳材料产业促进会储能专委会和中国仪器仪表学会物联网工作委员会理事长单位，北方工业大学已初步形成了国内聚焦先进储能领域的“高峰团队”，积累了大量基础性研究成果，在部分相关学科实现了原创性技术突破

项目落地于中国大唐集团有限公司内蒙古分公司赤峰事业部，该单位隶属于中国大唐集团有限公司内蒙古分公司，主要负责赤峰地区的风力发电、太阳能发电光伏发电等新能源项目的开发、建设、生产运营。现已投运10个风电场，总装机容量152万千瓦。

李建林，男，1976年，博士，教授，博导，国家级人才，北京市百千万人才。本项目技术与科技成果转化负责人。现任北方工业大学教授，储能研究院院长。中国可再生能源学会储能专委会秘书长，中国电工技术学会储能标委会秘书长，IEEE PES储能技术运行控制委员会副主席，北京先进碳材料储能专委会主任，储能领跑者联盟副理事长，北京电工技术学会副理事长。

侯晓辉，中国大唐集团有限公司内蒙古分公司赤峰新能源事业部总经理，具有十余年风电场运行经验。长期从事风电场运行维护，新能源经济测算领域的研究工作。

辛迪熙，北方工业大学储能工程技术中心技术主管，从事大规模储能技术，新能源与储能协同控制的研究。

马亮，工程师，长期从事风电场的运行维护，风电场供电保障领域的研究。

本项目预计投入研发和落地经费500万元。通过对应急移动智能储能设备建设、协调控制，经济性的研究，并建立完善的风电运行数据平台，实现风储系统全生命周期建模仿真与经济性测算技术研究，建立数学模型并提出优化求解方法；提出储能电站选址、规划配置技术及方案研究，并提出面向不同场景的多目标风储联合运行调度控制方法，实现最优控制策略；全面掌握风光储电站关键技术支撑能力，服务集团风光储电站示范工程建设。

本项目采用了合作开发的转化方式，该项目涉及单位类型包括高效，风储设备生产企业以及新能源运行企业，实现了“产学研”深度结合与科技成果转换。