This paper proposes a methodology for the economic optimisation of the sizing of Energy Storage Systems (ESSs) whilst enhancing the participation of Wind Power Plants (WPP) in network primary frequency control support. The methodology was designed flexibly, so it can be applied to different energy markets and to include different ESS technologies. The methodology includes the formulation and solving of a Linear Programming (LP) problem. The methodology was applied to the particular case of a 50 MW WPP, equipped with a Vanadium Redox Flow battery (VRB) in the UK energy market. Analysis is performed considering real data on the UK regular energy market and the UK frequency response market. Data for wind power generation and energy storage costs are estimated from literature. Results suggest that, under certain assumptions, ESSs can be profitable for the operator of a WPP that is providing frequency response. The ESS provides power reserves such that the WPP can generate close to the maximum energy available. The solution of the optimisation problem establishes that an ESS with a power rating of 5.3 MW and energy capacity of about 3 MW h would be enough to provide such service whilst maximising the incomes for the WPP operator considering the regular and frequency regulation UK markets

چکیده

این مقاله روشی برای بهینه سازی اقتصادی اندازه سیستم های ذخیره سازی انرژی (ESSs) ضمن افزایش مشارکت نیروگاه های بادی (WPP) در پشتیبانی کنترل فرکانسی اولیه شبکه پیشنهاد می دهد. این روش به صورت قابل تعدیل و تنظیم طراحی شده است، بنابراین می تواند در بازارهای انرژی مختلف اعمال شود و تکنولوژی های ESS مختلفی را شامل گردد. این روش شامل فرمول بندی و حل مسئله برنامه ریزی خطی (LP) می باشد. این روش برای حالت خاص 50 MW WPP اعمال شده است و دارای باتری جریان اکسایشی ـ کاهشی وانادیومی (VRB) در بازار انرژی UK می باشد. تجزیه و تحلیل با در نظر گرفتن داده های واقعی بازار عادی انرژی UK و بازار پاسخ فرکانسی UK انجام شده است. داده های مربوط به تولید توان بادی و هزینه های ذخیره سازی انرژی از مطالب چاپی برآورد شده اند. نتایج نشان می دهد که تحت فرضیات مشخصی، ESS ها می توانند برای اپراتور WPP که پاسخ فرکانسی را تامین می کند، سودمند باشند. ESS ذخایر توان را تامین می کند به طوری که WPP می توان تولیدی نزدیک به حداکثر انرژی قابل حصول داشته باشد. راه حل مسئله بهینه سازی تصدیق می کند که ESS ای با نرخ توان 5.3 MW و ظرفیت انرژی حدود 3 MW h برای تامین چنین خدماتی کافی خواهد بود، ضمن اینکه درآمدهای اپراتور WPP را با در نظر گرفتن بازارهای تنظیمات فرکانسی و عادی UK به حداکثر می رساند.

1-مقدمه

به علت ماهیت تصادفی باد، برق تولید شده توسط نیروگاه های بادی (WPPs) نه ثابت و نا قابل کنترل است. این عامل روی برنامه ریزی شبکه تاثیر می گذارد، همان طور که انتظار می رفت سطوح تولید بستگی به پیش بینی های غیر قابل اعتماد باد دارد. کیفیت برق نیز کاهش یافته است، به طوری که تغییرات سریع قدرت باد می تواند سبب انتشار فلیکر و هارمونیک شود [1-3]. به خاطر این دلایل، اپراتورهای شبکه به تدریج الزامات سختگیرانه تری برای ادغام شبکه ای انرژی بادی تنظیم کرده اند. از جمله محدودیت های دیگر این است که آنها WPP ها را ملزم می کنند تا در برابر اتصال کوتاه و خطاهای شبکه مقاومت کنند، سطح آستانه را با توجه به کیفیت برق تولیدی رعایت کنند...