风力发电由于运行成本低和环保效益好等优点，成为目前发展最广的可再生能源发电系统，其规模化应用已成大势所趋。然而风电固有的随机波动性和间歇性会影响电力系统的规划和运行，尤其是大规模风电的并网，会对系统的安全经济运行产生严重影响[1-4]。

仅通过发电优化调度来实现电力平衡来满足日益增长的风电并网需求，已不再是最为经济的调度方式。开发适于大规模可再生能源并网电网稳定与可靠运行的电力储能技术是当前国内外研究的热点和重点。到目前为止，多种形式的储能比如：压缩空气储能（CAES）、氢能储能、飞轮储能、超导储能（SMES）、电容器储能，以及液流电池等电化学储能在电力系统中得到了广泛的应用[5-6]。储能技术能实现快速充放电功能，有效平抑系统功率扰动，理论和实践表明，储能装置可以改善输出功率的随机波动性以提升系统稳定性及电能质量[7-8]。为降低风电等随机电源对电力系统的影响，可以通过建立储能系统调控输出功率提高其接入能力，最大化风电场的效益[9]。大规模储能系统接入电网后，不仅可以实现电网的削峰填谷，降耗增收，减少和缓解输电、变电、配电设施的投入，还可以有效兼容间歇性电源对电网的冲击，提高电网的安全稳定性和需求侧用户的用电可靠性。

加入储能装置的风电场调度策略的主要问题在于如何决定储能系统能量的储存和释放，从而较大程度地实现经济调度。目前，关于风电场中储能系统的运行方案及其计算分析模型的研究较少。文献[10]提出了火电机组名义环境补偿成本，同时考虑风电备用容量补偿成本，建立了电力市场环境下含风电机组的环境经济调度模型；但未考虑在含风电场的系统中引入储能装置。文献[12] 在含风电的机组组合问题中引入储能系统，分析了储能系统对含风电的机组组合问题的影响；但未涉及备用成本以及储能系统的引入对备用容量的影响。

本文通过研究储能装置运行特性，为优化风电运行的经济性，通过储能装置实现风电在时间坐标上的平移，并考虑其降低风电引起系统备用增加的幅度，从而实现经济效益的最大化，基于传统的模型，建立了风储联合运行模式下的经济调度模型。以含10台火电机组、一个风电场和一个储能电站的系统为实际算例仿真计算，验证了该模型的有效性。

1风电场中储能装置控制策略

1.1储能装置的运行特性

在调度期间内，储能装置要满足以下运行条件：

1）储能装置能量约束

         （1）

式中：和分别表示储能装置所允许的最小储能电量和最大储能电量；为储能装置在时段末储存的电量。

2）储能装置充放电功率约束

         （2）

式中：为储能装置在时段的充放电功率，规定其处于充电状态时＞0，放电状态时＜0；和分别为储能装置的最大放电和充电功率。

3）储能装置能量平衡约束

         （3）

1.2储能装置的运行模式

风储联合运行模式是在风电场中加入储能装置，和风电场协调运行控制风电场的输出功率（利用储能装置调节风电场输出功率），即通过控制储能装置的充放电状态及充放电功率大小，达到风储联合系统的调度要求，最后与火电协调运行，提高系统的经济运行。

风储联合运行系统中储能装置的控制策略，在风力强时，除了通过风力发电机组向负荷供电外，将多余的风能转换为其他形式的能量在储能装置中储存起来；在风力弱或无风时，再将储能装置中储存的能量释放出来并转换为电能，向负荷供电。在负荷低谷时段，通过储能装置的作用，能减少风力发电在负荷低谷时段的弃风量。

风储联合运行的原则是充分发挥储能装置的调节作用，使两者联合运行的出力率跟踪日负荷率曲线。由于通过风速预测可以得到风电场出力曲线，因此与储能装置的配合可以使风电场出力满足要求。即：

         （4）

；     （5）

式中：为时段的负荷率；为风储联合系统时段的出力率；为时段的负荷量；为风电场在时段的出力预测值；为日峰值负荷；为储能系统的最大功率。

2含储能装置的风电场系统经济调度建模

2.1目标函数

由于风能属于清洁能源不消耗燃料即不需要燃料费用，按照节能的基本原理，优先安排其上网发电。考虑到风力发电过程中无能量消耗，风力发电的成本主要为第一次建设投资成本和运行维护成本。同时不考虑储能系统的投资成本，运行和维护费用，不考虑火电机组的开、停机费用的情况下，含风电，火电和储能系统的发电燃料总能耗成本为：

     （6）

式中：为运行周期内时段总数；为火电机组总数；为火电机组编号；为时段编号；为火电机组在时段的有功出力；、、为发电机的运行耗能特性参数。

在电力市场环境下，系统的旋转备用成本也需要加入经济调度模型中。由于风电的随机性和间歇性，风电并网后，风电机实际出力与预测值存在偏差，从而会引起系统旋转备用容量增加，因此需安排旋转备用来维持系统的可靠性。旋转备用的目标函数为：

    （7）

式中：为旋转备用成本系数，即提供单位容量的旋转备用所需成本；和分别为机组在时段提供的上升和下降旋转备用容量。

综上，考虑风储联合运行旋转备用成本的风电场经济调度的目标函数为：......