Wind power plants have become a mainstay of renewable energy production, especially in Germany, and they accounted for 21 % of the gross electricity production there in 2019. Nonetheless, energy production from wind turbines depends on the weather and wind farms require active power from the electrical power system in windless periods. Battery energy storage systems (BESS) are well suited to increase the integration and optimal utilisation of wind energy and reduce the significant energy consumption cost. In this paper, the authors present a methodology to size a BESS for self-consumption in windless times optimally and operate the BESS in a technically and economically optimal way. For the latter, a multi-use operation strategy is developed, where the BESS reduces energy demand in windless periods, balances forecast deviations in its balancing zone and stores energy from wind power curtailment. Mixed integer linear programming is used to identify the optimal operation strategy for the wind farm storage system considering intra-day energy market prices and imbalances. Furthermore, BESS market participation factors are introduced that are used to consider BESS’ payback time and lifetime in the development of the optimal multi-use operation strategy. The methodology proposed is verified in a case study using real wind farm measurements, forecasts and market data for Germany. It has been verified that the multi-use operation developed is economically attractive. Furthermore, the energy demand of a wind farm has been reduced by about 13 % and imbalance costs by about 37.5 %.

风力发电厂已成为可再生能源生产的中流especially柱，尤其是在德国，风力发电厂占2019年德国总发电量的21％。尽管如此，风力涡轮机的发电量仍取决于天气，风力发电场需要来自德国的有功电能。无风时期的电力系统。电池储能系统（BESS）非常适合提高风能的集成度和最佳利用率，并降低大量的能源消耗成本。在本文中，作者提出了一种方法，该方法可以最佳地确定无风时期自我消费的BESS大小，并以技术和经济上最佳的方式运行BESS。对于后者，开发了一种多用途运营策略，其中BESS减少了无风时段的能源需求，平衡其平衡区内的预测偏差，并存储因风电缩减而产生的能量。考虑日内能源市场价格和不平衡状况，混合整数线性规划用于确定风电场存储系统的最佳运行策略。此外，介绍了BESS市场参与因素，这些因素用于在制定最佳的多用途运营策略时考虑BESS的投资回收期和寿命。案例研究中使用德国的真实风电场测量，预测和市场数据对所提出的方法进行了验证。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。考虑日内能源市场价格和不平衡状况，混合整数线性规划用于确定风电场存储系统的最佳运行策略。此外，介绍了BESS市场参与因素，这些因素用于在制定最佳的多用途运营策略时考虑BESS的投资回收期和寿命。案例研究中使用德国的真实风电场测量，预测和市场数据对所提出的方法进行了验证。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。考虑日内能源市场价格和不平衡状况，混合整数线性规划用于确定风电场存储系统的最佳运行策略。此外，介绍了BESS市场参与因素，这些因素用于在制定最佳的多用途运营策略时考虑BESS的投资回收期和寿命。案例研究中使用德国的真实风电场测量，预测和市场数据对所提出的方法进行了验证。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。介绍了BESS市场参与因素，这些因素用于在制定最佳的多用途运营策略时考虑BESS的投资回收期和寿命。案例研究中使用德国的真实风电场测量，预测和市场数据对所提出的方法进行了验证。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。介绍了BESS市场参与因素，这些因素用于在制定最佳的多用途运营策略时考虑BESS的投资回收期和寿命。案例研究中使用德国的真实风电场测量，预测和市场数据对所提出的方法进行了验证。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。已经证实，开发的多用途操作在经济上具有吸引力。此外，风电场的能源需求降低了约13％，不平衡成本降低了约37.5％。