一种用于主动配电网的复合储能配比方法
技术领域
本发明属于电力系统新能源领域,并且尤其涉及一种用于主动配电网的复合储能配比方法。
背景技术
电力需求的持续增长,传统能源的短缺以及电力市场的开放正驱动电网朝着高效、灵活、只能和可持续方式发展,以适应未来的技术需求。可持续是未来主动配电网的基础特征,其本质表现为分布式电源尤其是可再生能源的规模化接入与应用。大量分布式能源的接入将对主动配电网造成广泛的影响,主要表现在:改变主动配电网的电压水平,提高主动配电网的短路容量,继电保护策略的复杂度加大,影响网络的供电可靠性以及加剧电能质量恶化等。
储能技术把发电与用电从时间和空间上分割开来,发电不再是即时传输,用电和发电也不再必须实时平衡。在主动配主动配电网中引入储能系统,可以有效的实现需求侧的管理,减小符合峰谷差,不仅可以更有效的利用电力设备,减低供电成本,还可以促进可再生能源的应用,也可以作为提高系统运行稳定性、调整频率、步长负荷波动的一种手段。
不同的需求对储能的技术性能要求也不同。为保证供电品质所要求的储能要能快速响应系统的动态变化;作为不间断电源的储能要能满足负荷对电能容量的要求;为提高新能源发电并网性能的储能则既要有快速响应部分,也要有一定的储能容量以满足负荷调节的需要;作为能量优化管理的储能则重点在储能容量。显然,一种储能元件很难同时满足这些要求,因此采用复合储能是必要的。复合储能就是将具有快速响应特性的储能系统和具有大容量储能特性的储能系统联合使用、协调控制,从而最大限度地发挥储能技术的性能。
发明内容
本发明的目的是应对主动配电网复杂的波动功率,克服单一储能技术存在的不足,提供一种用于主动配电网多种工况,应对主动配电网复杂波动功率的复合储能配比方法。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是提供一种用于主动配电网的复合储能配比方法,通过主动配电网对储能系统功能的需求,先进行复合储能工作模式的选择。
其中,用于主动配电网多种工况,应对主动配电网复杂波动功率的复合储能配比方法,包含以下步骤:
在特定的主动配电网内,地理环境和气候条件相对固定,主动配电网输出功率的波动特性相对稳定。因此,若要使混合储能系统中的配置容量能够满足调节某主动配电网波动功率
的需求,可对该主动配电网出力的实时历史数据进行统计分析,将
分解,提取出稳态波动功率
、尖峰波动功率
幅值的峰值、均值以及持续时间,进而得到不同类型储能的所需容量配置。具体方法如下:
将主动配电网中分布式能源历史实时出力数据
与历史发电指令目标
做差,得到偏离发电指令目标的功率
。根据主动配电网对输出功率波动范围的约束,从
中得到超出约束范围的功率数据,即为需要进行调节的波动功率
。
设
的数据量占所观测历史功率数据量的百分为
,则
的持续时间为:
其中,为所观测主动配电网历史功率数据的总持续时间。
利用统计学方法对
的数据进行统计分析,根据稳态波动功率
、尖峰波动功率
的波动特性选取二者各自的幅值范围,进而将
分解。设
中所包含的数据量占
中总数据量的比率为
,
中包含的数据量所占
中总数据量的比率为
。由此,得到
、
的持续时间分别为:
将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
,将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
。对
和
进行统计处理,以得到稳态波动功率幅值
和尖峰波动功率幅值
的概率密度函数表达式,分别记为
、
。得出稳态波动功率和尖峰波动功率幅值的均值:
1-5) 计算不同类型储能系统的容量配置:
根据公式(2)、(3)、(4)、(5)可以得到功率型和能量型储能系统的容量配置为:
本发明中,利用复合储能技术实现主动配电网层级消纳功能的储能配比方法,包括以下步骤:
主动配电网是能自主协调控制分布式能源的有源配电网。分布式储能的引人不光能够解决新能源并网波动的影响,同时给主动配电网提供了相应的蓄电能力,可用于可再生能源尤其是间歇式能源的消纳,对供电网络削峰填谷提升网络运行的经济性。
将主动配电网中分布式能源历史实时出力数据
与主动配电网历史实时负荷
进行相减得到储能的层级消纳功率
:
设
的数据量占所观测历史功率数据量的百分为
,则
的持续时间为:
其中,
为所观测主动配电网历史功率数据的总持续时间。
2-3) 计算能量型储能功率
、功率型储能功率
的持续时间:
利用统计学方法对
的数据进行统计分析,根据
、
的特性选取二者各自的幅值范围,进而将
分解。设
中所包含的数据量占
中总数据量的比率为
,
中包含的数据量所占
中总数据量的比率为
。由此,得到
、
的持续时间分别为:
将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
,将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
。对
和
进行统计处理,以得到能量型储能功率幅值
和功率型储能功率幅值
的概率密度函数表达式,分别记为
、
。得出能量型储能功率和功率型储能功率幅值的均值:
2-5) 计算不同类型储能系统的容量配置:
根据公式(10)、(11)、(12)、(13)可以得到功率型和能量型储能系统的容量配置为:
3) 计算满足不同功能需求的储能系统的容量配置:
主动配电网通过储能电站来进行能量的转移和调配,所以根据负荷的要求、系统的特性、以及追求的技术性能和经济指标的不同,要求储能系统既响应系统的动态变化,也对应负荷调节(调峰)、紧急电源的需求。而要满足以上几种功能的储能系统的容量配置为:
本发明在主动配电网应用复合储能技术,通过能量型储能系统及功率型储能系统的科学配比使得系统兼具有高功率密度、高能量密度、长循环寿命的特点,从而满足了实时调节主动配电网波动功率
及层级消纳功率
对储能系统的性能需求。
附图说明
图1 是主动配电网复合储能调节分布式能源入网波动示意图;
图2 是主动配电网复合储能层级消纳示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明。
利用复合储能技术调节分布式能源入网波动的储能配比方法,包括以下步骤:
如图1所示,线1为主动配电网中分布式能源入网通过储能系统调节后的实时功率。线2为分布式能源适用于能量型储能系统调节的界限。在线1和线2间的分布式能源实时功率均需要用能量型储能系统调节。而在线2范围以外的分布式能源实时功率均需要用功率型储能系统调节。
主动配电网中的波动功率
是需要如图1所示用储能系统进行调节的功率区间。通过对历史数据进行统计分析,设
的数据量占所观测历史功率数据量的百分为
,则
的持续时间为:
其中,
为所观测主动配电网历史功率数据的总持续时间。
根据
、
的波动特性选取二者各自的幅值范围,如图1所示通过线2将
分解为需要通过能量型储能系统调节的
和需要通过功率型储能系统调节的
。设
中所包含的数据量占
中总数据量的比率为
,
中包含的数据量所占
中总数据量的比率为
。由此,得到
、
的持续时间分别为:
将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
,将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
。对
和
进行统计处理,以得到稳态波动功率幅值
和尖峰波动功率幅值
的概率密度函数表达式,分别记为
、
。得出稳态波动功率和尖峰波动功率幅值的均值。
根据公式(2)、(3)、(4)、(5)可以得到功率型和能量型储能系统的容量配置为:
利用复合储能技术实现主动配电网层级消纳功能的储能配比方法包括以下步骤:
如图2所示,线3为主动配电网层级消纳储能系统放电的实时功率。线4为不同储能系统出力的工作界限。在线4以下的放电功率均需要能量型储能系统提供,在线4以上的放电功率均需要功率型储能系统提供。
将主动配电网中分布式能源历史实时出力数据
与主动配电网历史实时负荷
进行相减得到储能的层级消纳功率
设
的数据量占所观测历史功率数据量的百分为
,则
的持续时间为:
其中,
为所观测主动配电网历史功率数据的总持续时间。
利用统计学方法对
的数据进行统计分析,根据
、
的特性选取二者各自的幅值范围,如图2所示通过线4进而将
分解为能量型储能系统出力功率
和功率型储能系统出力功率
。设
中所包含的数据量占
中总数据量的比率为
,
中包含的数据量所占
中总数据量的比率为
。由此,得到
、
的持续时间分别为:
将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
,将
中数据的幅值
组成的集合视为样本
。对
和
进行统计处理,以得到能量型储能功率幅值
和功率型储能功率幅值
的概率密度函数表达式,分别记为
、
。得出能量型储能功率和功率型储能功率幅值的均值。
(13)
根据公式(10)、(11)、(12)、(13)可以得到功率型和能量型储能系统的容量配置为:
主动配电网通过储能电站来进行能量的转移和调配,所以根据负荷的要求、系统的特性、以及追求的技术性能和经济指标的不同,要求储能系统既响应系统的动态变化,也对应负荷调节(调峰)、紧急电源的需求。而要满足以上几种功能的储能系统的容量配置为:
本发明提供的用于主动配电网的复合储能配比方法能够通过合理配比能量型储能系统和功率型储能系统满足主动配电网功能要求,同时保证其高功率密度、高能量密度、长循环寿命的特点。适用于复合储能系统电站的设计筹建。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。