摘要：随着全球能源转型与双碳目标的推进，基于同步储能装置的风电—光伏联合发电系统的稳定可靠运行备受关注。然而，风电—光伏联合发电具有间歇性、不确定性等特点，对其稳定运行提出了新的挑战。本文开展了基于同步储能装置的风电—光伏联合发电系统稳定性提升技术研究，主要内容包括储能容量优化配置、储能设备控制策略、系统集成与优化、安全可靠保障等内容，大幅提高了系统稳定性和可靠性，为新能源高效利用及大规模接入提供了技术支持。

关键词：同步储能装置；风电—光伏联合发电系统；稳定性提升技术

引言

在全球能源转型进程加快的背景下，风电、光伏等新能源的规模化应用已是大势所趋。但是，风电—光伏联合发电的间歇性、不确定性、波动性等特点对电网稳定运行提出了严峻的挑战，系统因缺乏有效的功率调控手段，极易出现功率波动和频率失稳等问题，严重影响系统可靠性及电网安全运行。另外，储能技术的应用为解决上述问题提供了新思路，但现有储能系统构型与控制策略尚有优化空间。因此，开展基于同步储能装置的风电—光伏联合发电系统稳定性提升技术研究具有重要的实际意义。

一、风电—光伏联合发电系统概述

风电—光伏联合发电是把风力发电转换成电能的过程。风力发电机叶片随风转动，带动内置发电机转子旋转。根据电磁感应原理，转子在磁场中旋转时会切割磁场，在定子线圈内产生感应电动势，从而产生交流电。风速大小及稳定度直接影响发电功率，当风速达到某一临界值时，随风速增大，发电量增加。光生伏打是建立在光生伏特效应的基础上的。太阳能电池板是由一组太阳能电池构成，太阳光照射在电池中，会与电池中的半导体材料发生相互作用，产生电子-空穴对。在电池内部电场的作用下，电子、空穴被分离，分别移向电池两极，在外部电路中形成电流，从而将光能转化为电能[1]。

二、基于同步储能装置的风电—光伏联合发电系统稳定性提升技术

1、储能容量的优化配置

在以同步储能装置为基础的风电—光伏联合发电系统中，优化储能容量是提高系统稳定性的关键。风电—光伏联合发电具有间歇性、不确定性等特点，使其出力具有较大的波动性。通过对风电、光伏发电历史数据的分析，得到了功率波动的统计特性。在此基础上，确定储能装置的最低容量，以保证在电源波动时能提供充足的能量缓存。风电—光伏联合发电系统中，储能装置既要对新能源出力波动进行补偿，又要满足用户用电负荷。在此基础上，结合电网稳定需求，建立负荷预测模型，确定储能装置的最佳容量。比如，当系统的负荷需求很大，对电网稳定要求很高的时候，就需要适当增加储能容量来保证系统在各种工况下的稳定运行。在系统设计阶段，采用动态模拟工具对不同储能容量条件下的系统运行进行仿真，评估储能容量对系统稳定运行的影响。通过模拟分析，可对储能容量配置方案进行优化。在系统运行阶段，利用实测数据对储能容量的合理性进行验证，并根据实际运行情况对储能容量进行修正。例如，当系统运行时，若发现储存容量不足而引起系统稳定时，应立即增加储存容量；若储能容量过剩，可适当降低储能容量，以改善系统经济性能[2]。

2、储能装置的控制策略

在以同步储能装置为基础的风电—光伏联合发电系统中，储能装置的控制策略是保证系统高效稳定运行的关键。通过实时监测风、光功率输出及系统负荷变化情况，实现充放电功率的动态调节。比如，当风力发电或光伏发电功率超出系统负荷要求时，储能设备就会进入充电状态，储存过剩的电能；当新能源出现短缺时，储能装置将进入放电模式，释放电能满足负载需求。荷电状态反映了储能设备的剩余电量，合理的荷电管理对延长储能设备的寿命和性能具有重要意义。通过设置SOC上限和下限阈值，可有效防止器件过充、放电。例如，在 SOC接近上限的情况下，降低充电功率或者停止充电；在 SOC接近下限的情况下，提升放电功率或者停止放电。在此基础上，提出了一种新的基于储能系统优化控制模型，并将其与风、光的出力、电网调度指令有机结合起来，实现系统的最优运行。比如，在电网负荷高峰时，储能设备可优先放电，以满足负荷的需要；在电网负荷低谷期，储能设备可优先充电，充分利用可再生能源。该协调控制策略在提高系统整体稳定性的同时，也使系统的运行效率与经济性达到最优。

3、系统集成与优化技术

在基于同步储能装置的风电—光伏联合发电系统中，系统集成和优化技术是实现其高效稳定运行的关键。通过构建统一控制平台，对风、光、储等设备进行实时监控和协调调度。比如，当风、光等功率发生波动时，储能装置可以快速响应，通过充、放电等操作实现功率均衡，保证系统输出功率稳定。该协同控制在提高系统整体稳定性的同时，也实现了能量的高效使用。同时，以风电、光伏、储能等为研究对象，结合实际运行数据，对模型参数进行优化。比如，通过大数据分析、机器学习等方法，优化风、光功率预测模型，提高风电、光伏发电功率预测精度。在此基础上，进一步优化储能装置的充放电模型，使之更符合系统的运行要求。另外，合理的结构设计可以保证组件间的有效联接与能量传递。比如，采用模块化设计思想，将风电、光伏、储能设备分别作为独立模块进行设计，利用标准化接口实现模块间的灵活性连接。这种模块化设计，既方便了系统的扩充与维护，又提高了系统的可靠性与灵活性[3]。

4、安全性与可靠性保障

在以同步储能装置为基础的风电—光伏联合发电系统中，如何保证系统的安全可靠运行是至关重要的。直流电弧故障会引起严重的电气火灾及设备损坏，因此，必须安装高灵敏的电弧故障检测设备。该设备可对直流线路上的电流、电压进行实时监测，一旦发现异常电弧信号，立即报警，保护装置切断电源，有效防止故障扩大。储能电池在运行过程中易出现短路、热失控等问题，严重影响系统的可靠性。储能电池在使用过程中，由于内部故障和外界因素的影响，极有可能发生短路，从而导致电池发热失控，甚至引发火灾和爆炸。为了实现这一目标，必须建立一套完善的蓄电池管理系统，对蓄电池的电压、电流、温度等参数进行实时监控。当电池出现异常时，BMS能及时采取断电、启动制冷系统或报警等措施，有效地避免了电池的短路及热失控。同时，定期检查储能电池，及时更换老化或受损的电池，对于保证系统的可靠性具有重要意义。另外，提出了一套完整的系统评价和性能评估准则，以保证系统的长期稳定运行。通过构建一套科学、合理的评价指标体系，从安全、可靠、高效、经济等多个方面综合评价该系统。例如，定期开展系统性能试验，包括功率输出稳定性试验、储能装置充放电效率试验、失效响应时间试验等，并根据试验结果对系统进行优化调整，以保证系统的安全可靠运行。

结束语

总之，随着能源转型与双碳目标的推进，风电—光伏联合发电系统稳定运行是新能源规模化应用的关键。本文通过对风电—光伏联合发电系统容量优化配置、储能器件控制策略、系统集成与优化、安全可靠保障等方面的研究，实现系统的稳定可靠运行，为新能源高效利用提供重要支持。在此基础上，随着储能技术的不断创新以及智能控制技术的不断深入，风电—光伏联合发电系统将向更高效率、更稳定的方向发展，为实现可持续能源发展以及碳中和打下坚实的基础。

参考文献

[1]胡学东，吴来群，袁玉，侯进进.抽水蓄能与风电、光伏联合发电系统容量配置研究[J].人民长江，2024，55（04）：244-251.

[2]徐敏，李万伟，张中丹，白望望，刘宏.风光储联合发电系统并网优化研究[J].电气时代，2023，（11）：46-50.

[3]孙科，赵书强，李志伟.风电—光伏—光热发电系统联合优化运行研究[J].华北电力大学学报（自然科学版），2024，51（02）：70-79+89.