CN105743124A - 一种可再生能源发电的储能配置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可再生能源发电的储能配置方法及系统，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

Description

一种可再生能源发电的储能配置方法及系统

技术领域

本发明涉及可再生能源技术领域，更具体的说，涉及一种可再生能源发电的储能配置方法及系统。

背景技术

可再生能源发电(风电、光伏发电)并网是能源行业应对气候变化，实现可持续发展的重要途径，是未来全球能源发展的基本方向。根据国际能源署《电力转型—风电、光伏以及灵活性电力系统的经济性》报告，可再生能源年发电量占比为2％～5％时，其对电网的影响可以忽略不计；可再生能源年发电量占比为5％～10％时，通过系统运行方式等的调整，可再生能源发电不会对电网带来显著的技术挑战；因系统不同，当可再生能源年发电量占比达到25％-40％以上时，亟需对电力系统传统电源配置、运行方式、输电规划等做出重大调整，并需提出新的电力系统规划、运行和控制方案等。针对高比例的可再生能源电力接入电网场景，国内外都已超前关注，并开展研究。

高比例的可再生能源接入电网对电力系统的电压管理、电能质量、备用配置、机组效率、系统充裕度等各个方面均有影响，跨越不同的时间尺度，高比例的可再生能源接入条件下的电网频率控制是重要挑战之一。可再生能源具有不同于常规电源的控制特性与出力特性，对电网二次调频的影响体现如下：由于可再生能源发电功率预测误差与可再生能源发电的小时间尺度(如秒和分钟级)随机波动性，使得电网需要实时调整的净负荷波动幅度增加，从而增加了电网的调频压力。当可再生能源发电超过一定比例，将会使电网频率指标超过正常控制范围，引起电网频率控制越限。

当前已有研究多集中于可再生能源接入对电网频率控制的影响，对于如何配置可再生能源发电的储能的研究较少，因此，无法指导储能在电网频率控制方面的配置方案，更无法为国家制定储能相关规划和发展政策提供有效支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种可再生能源发电的储能配置方法及系统，以实现对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供有效支撑。

一种可再生能源发电的储能配置方法，包括：

获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例值，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述步骤：

从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)；

根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力；

判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力；

如果是，则计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量，并判断所有类型的可再生能源是否遍历；

如果否，则判断所有类型的可再生能源是否遍历；

如果有没有遍历的可再生能源，则按照所述预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

如果所有类型的可再生能源均遍历，则将需要配置储能的可再生能源接入比例与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

优选的，所述储能需求容量根据如下公式得到：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }(p\%\left)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }(p\%\left)\right)\end{array}\right\};$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

优选的，所述根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量的过程包括：

将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

优选的，所述根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力的过程包括：

计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

一种可再生能源发电的储能配置系统，包括：

比例获取单元，用于获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例值，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述单元：

计算单元，用于从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)；

在线容量获取单元，用于根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

调频能力获取单元，用于根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力；

第一判断单元，用于判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力；

储能需求容量获取单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量，并执行第二判断单元；

所述第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，判断所有类型的可再生能源是否遍历；

继续执行单元，用于在所述第二判断单元判断为否的情况下，返回所述比例获取单元，按照所述预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

输出单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，需要配置储能的可再生能源接入比例与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

优选的，所述储能需求容量根据如下公式得到：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }(p\%\left)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }(p\%\left)\right)\end{array}\right\};$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

优选的，所述在线容量获取单元包括：

输入子单元，用于将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

仿真子单元，用于以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

优选的，所述调频能力获取单元包括：

第一调频能力获取子单元，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

第二调频能力获取子单元，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开了一种可再生能源发电的储能配置方法及系统，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种可再生能源发电的储能配置方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种某省典型年度风电电量和光伏电量分别为20％和10％时的等效净负荷特性时序曲线图；

图3为本发明实施例公开的一种可再生能源发电的储能配置系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种可再生能源发电的储能配置方法及系统，以实现对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供有效支撑。

参见图1，本发明实施例公开的一种可再生能源发电的储能配置方法流程图，该方法包括步骤：

步骤S11、获取各类型可再生能源在电网接入比例场景集合，基于可再生能源接入比例值，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述步骤：

具体的，获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述步骤。

其中，预设顺序优选从小到大顺序。

需要说明的是，可再生能源在电网接入比例决定该可再生能源出力曲线，即可再生能源出力曲线根据该可再生能源在电网中的接入比例得到。下面以风电为例进行说明，具体如下：

风电出力曲线由风电电量在电网中的接入比例p％根据公式(1)得到，公式(1)具体如下：

$P_w^{\left(p\%\right)}=P_w^{\left(0\right)}\·p\%/p_0\%---\left(1\right);$

式中，为风电电量接入比例为p％时的风电出力曲线，为原始风电出力曲线，p₀％为原始风电场景下的风电电量比例，p％为分析场景下的风电电量比例。

步骤S12、获取电网的净负荷时序曲线；

具体的，从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为公式(2)：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)(2)；

需要说明的是，通过分析可再生能源在预设时间段(例如，1min，10min)集群出力特性(包括波动变化率)来分析净负荷出力特性。

由于风电波动和负荷波动常不相关，因此，根据公式(3)得到净负荷波动方差σ_NL ²，公式(3)具体为：

${\mathrm{\σ}}_{NL}^2={\mathrm{\σ}}_L^2+{\mathrm{\σ}}_w^2---\left(3\right);$

式中，σ_L为电网负荷波动标准差，σ_w为风电波动标准差。

步骤S13、根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

其中，第一预设时间段为可再生能源在全年(可选用典型年度)中满足预设要求的时间段(可选用典型时段)。

步骤S14、根据所述在线容量以及所有常规机组的爬坡速率，得到所有在线常规机组的调频能力；

具体的，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

其中，第二预设时间段a和第三预设时间段b的具体数值依据实际需要而定，例如，第二预设时间段a为1min，第三预设时间段b为10min。

步骤S15、判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力，如果是，则执行步骤S16，否则，执行步骤S17；

步骤S16、配置储能需求容量，并继续执行步骤S17；

具体的，计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量。

步骤S17、判断所有类型的可再生能源是否遍历，如果是，则执行步骤S18，否则，返回步骤S11，按照预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

步骤S18、将需要配置储能的可再生能源接入比例值与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

需要说明的是，步骤S12获取电网的净负荷时序曲线的过程，以及步骤S13～步骤S14获取所有在线常规机组的调频能力的过程，在实际执行过程中并没有先后顺序，也可以同时执行。

综上可以看出，本发明公开的可再生能源发电的储能配置方法，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序波动特性曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

其中，上述实施例步骤S16中的储能需求容量根据公式(4)得到，公式(4)的表达式如下：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }(p\%\left)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }(p\%\left)\right)\end{array}\right\}---\left(4\right);$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

需要说明的是，公式(4)中的a即上述实施例中的第二预设时间段，b即上述实施例中的第三预设时间段。

针对可再生能源发电的储能配置方法，本发明举例说明，具体如下：

参见图2，本发明实施例公开的一种某省典型年度风电电量和光伏电量分别为20％和10％时的等效净负荷特性时序曲线图，横坐标为时间/h，纵坐标为负荷功率/MW，图中负荷功率高的曲线(即颜色较深的曲线)表示原始负荷，负荷功率低的曲线(即颜色较浅的曲线)表示风电和光伏接入电网后的等效负荷，根据公式(1)获得风电电量在电网中的接入比例；根据公式(2)获得电网的净负荷时序曲线；根据风电在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；并根据在线容量以及所有常规机组的爬坡速率，得到所有在线常规机组的调频能力；根据公式(5)和公式(6)对风电是否需要进行储能配置进行判断，公式(5)和公式(6)具体如下：

${\mathrm{\ΔP}}_{NL1\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)\≥{\mathrm{RP}}_{s1\min }\left(p\%\right)---\left(5\right);$

${\mathrm{\ΔP}}_{NL10\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)\≥{\mathrm{RP}}_{s10\min }\left(p\%\right)---\left(6\right);$

式中，分别为风电接入p％比例下，系统净负荷1min及10min的波动的上α分位点；RP_s1min(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在1min内的爬坡能力；RP_s10min(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在10min内的爬坡能力。

在本实施例中，当风电电量接入水平为60％时，通过上式确定满足储能配置要求，最后根据公式(4)得到风电需要配置的储能需求为210MW，其中，公式(4)中的a为1min，b为10min，为40MW，RP_s1min(p％)为24MW，为450MW，RP_s10min(p％)为240MW。

为进一步优化上述实施例，上述实施例中的步骤S13具体包括：

步骤S131、将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

其中，电力参数包括：在可再生能源接入比例下的可再生能源时序出力特性曲线、电网负荷时序特性曲线、整个电网中各类型常规电源装机容量、启停时间、煤耗特性、最大出力、最小技术出力、常规电源在第四预设时间段的爬坡速率等。

步骤S132、以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

其中，第四预设时间段的具体数值依据实际需要而定。

为进一步优化上述实施例，上述实施例中的步骤S14具体包括：

步骤S141、计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

步骤S142、计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

综上可以看出，本发明公开的可再生能源发电的储能配置方法，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种可再生能源发电的储能配置系统。

参见图3，本发明实施例公开的一种可再生能源发电的储能配置系统的结构示意图，该系统包括：

比例获取单元31，用于获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例值，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述单元：

其中，预设顺序优选从小到大顺序。

需要说明的是，可再生能源的发电量在电网中的接入比例以可再生能源出力曲线的形式表示。

计算单元32，用于从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为公式(2)：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)(2)；

在线容量获取单元33，用于根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

调频能力获取单元34，用于根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力；

第一判断单元35，用于判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力，如果是，则执行储能需求容量获取单元36，否则，执行第二判断单元37；

储能需求容量获取单元36，用于在所述第一判断单元35判断为是的情况下，计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量，并执行第二判断单元37；

第二判断单元37，用于在第一判断单元35判断为否的情况下，判断所有类型的可再生能源是否遍历；

继续执行单元38，用于在第二判断单元37判断为否的情况下，返回比例获取单元31，按照所述预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

输出单元39，用于在第二判断单元37判断为是的情况下，需要配置储能的可再生能源接入比例与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

综上可以看出，本发明公开的可再生能源发电的储能配置系统，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

其中，上述实施例中，储能需求容量获取单元36的储能需求容量根据公式(4)得到，公式(4)的表达式如下：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }(p\%\left)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\right(p\%)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }(p\%\left)\right)\end{array}\right\}---\left(4\right);$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

需要说明的是，公式(5)中的a即上述实施例中的第二预设时间段，b即上述实施例中的第三预设时间段。

为进一步优化上述实施例，在线容量获取单元33包括：

输入子单元331，用于将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

仿真子单元332，用于以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

为进一步优化上述实施例，调频能力获取单元34包括：

第一调频能力获取子单元341，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

第二调频能力获取子单元342，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

综上可以看出，本发明公开的可再生能源发电的储能配置系统，在可再生能源接入场景下，获取各类型可再生电源的发电量占整个电网的用电量的比例，基于各类型可再生电源的发电量所占比例大小，按照预设顺序依次对每一种可再生电源是否需要配置储能进行分析，比较净负荷时序曲线的波动幅度与所有在线常规机组的调频能力的大小关系，基于比较结果确定需要配置储能参与电网调频的条件，并根据该条件确定可再生能源需要配置的储能需求容量。因此，本发明实现了对可再生能源发电的储能配置，为储能在电网频率控制方面的配置方案提供了指导依据，并为国家制定储能相关规划和发展政策提供了有效支撑。

需要说明的是，系统实施例中各组成部分的具体工作原理请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可再生能源发电的储能配置方法，其特征在于，包括：

获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例值，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述步骤：

从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)_；

根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力；

判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力；

如果是，则计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量，并判断所有类型的可再生能源是否遍历；

如果否，则判断所有类型的可再生能源是否遍历；

如果有没有遍历的可再生能源，则按照所述预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

如果所有类型的可再生能源均遍历，则将需要配置储能的可再生能源接入比例与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

2.根据权利要求1所述的储能配置方法，其特征在于，所述储能需求容量根据如下公式得到：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }\left(p\%\right)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }\left(p\%\right)\right)\end{array}\right\};$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

3.根据权利要求1所述的储能配置方法，其特征在于，所述根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量的过程包括：

将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

4.根据权利要求1所述的储能配置方法，其特征在于，所述根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力的过程包括：

计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。

5.一种可再生能源发电的储能配置系统，其特征在于，包括：

比例获取单元，用于获取接入电网的可再生能源中，包含的各类型可再生能源的发电量占整个电网的用电量的比例值，基于各类型可再生能源的发电量所占比例大小，按照预设顺序对每一种可再生能源执行下述单元：

计算单元，用于从预存储的电网负荷时序曲线P_L(t)中，去除可再生能源出力P_w(t)，得到电网的净负荷时序曲线P_NL(t)，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的表达式为：

P_NL(t)＝P_L(t)-P_w(t)_；

在线容量获取单元，用于根据可再生能源在第一预设时间段的运行情况，采用电力生产模拟模型确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量；

调频能力获取单元，用于根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第二预设时间段a的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力，根据所述在线容量以及所述所有常规机组在第三预设时间段b的爬坡速率，得到所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力；

第一判断单元，用于判断在所述第二预设时间段a内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第一调频能力，和/或在所述第三预设时间段b内，所述净负荷时序曲线P_NL(t)的波动幅度是否超过所述第二调频能力；

储能需求容量获取单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第二预设时间段a为间隔的最大波动幅度与所述第一调频能力之差，得到第一差值；计算所述净负荷时序曲线P_NL(t)以所述第三预设时间段b为间隔的最大波动幅度与所述第二调频能力之差，得到第二差值，并根据所述第一差值和所述第二差值中较大的差值确定需要配置的储能需求容量，并执行第二判断单元；

所述第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，判断所有类型的可再生能源是否遍历；

继续执行单元，用于在所述第二判断单元判断为否的情况下，返回所述比例获取单元，按照所述预设顺序，继续对下一种可再生能源是否需要配置储能进行判断；

输出单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，需要配置储能的可再生能源接入比例与对应的储能需求容量以对应关系形式输出。

6.根据权利要求5所述的储能配置系统，其特征在于，所述储能需求容量根据如下公式得到：

${\mathrm{ST}}_{Cap}\≥\max \left\{\begin{array}{c}\left({\mathrm{\ΔP}}_{NLa\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)-{\mathrm{RP}}_{sa\min }\left(p\%\right)\right),\\ \left({\mathrm{\ΔP}}_{NLb\min }^{\mathrm{\α}}\left(p\%\right)-{\mathrm{RP}}_{sb\min }\left(p\%\right)\right)\end{array}\right\};$

式中，ST_Cap为所述储能需求容量；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在amin内的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLamin为净负荷在amin的波动标准差，σ_wamin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在amin内波动标准差，σ_Lamin为负荷在amin内波动标准差；

为可再生能源接入电网p％比例下，电网净负荷在bmin的波动的上α分位点，z_α为标准正太分布的上α分位点，σ_NLbmin为净负荷在bmin的波动标准差，σ_wbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，可再生能源在bmin的波动标准差，σ_Lbmin为负荷在bmin的波动标准差；

RP_samin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在amin内的爬坡能力，RP_samin(p％)＝γ_amin·P_GON(p％)，γ_amin为电网在线常规机组在amin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量；

RP_sbmin(p％)为可再生能源接入电网p％比例下，电网在线常规机组在bmin内的爬坡能力，RP_sbmin(p％)＝γ_bmin·P_GON(p％)，γ_bmin为电网在线常规机组在bmin内的爬坡速率，P_GON(p％)为可再生能源接入电网p％比例下常规电源在线容量。

7.根据权利要求5所述的储能配置系统，其特征在于，所述在线容量获取单元包括：

输入子单元，用于将在可再生能源在第一预设时间段运行时获取的电力参数输入电力生产模拟模型；

仿真子单元，用于以第四预设时间段为时间间隔，进行时序生产模拟仿真，确定所有常规机组在所述第一预设时间段的在线容量。

8.根据权利要求5所述的储能配置系统，其特征在于，所述调频能力获取单元包括：

第一调频能力获取子单元，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第二预设时间段a的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第二预设时间段a的第一调频能力；

第二调频能力获取子单元，用于计算所有常规机组中包含的各类型常规机组在所述第三预设时间段b的爬坡速率与对应的在线容量的乘积，并将所有乘积求和，得到所述所有在线常规机组在所述第三预设时间段b的第二调频能力。