CN107846032B - 低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行方法，属于电力系统中储能部分的调度领域。该方法根据测量得到的参数进行处理得到的结果，使系数与所求函数对比，储蓄的容量得到优化。电力公司和用户都可以利用计算出的协调结果作为合理参考对电储热和电池储能联合储能的系统结合实际做出更符合情理，更具经济性和环境性的规划。
Description
技术领域
本发明属于电力系统中储能部分的调度领域，涉及低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行技术。
背景技术
我国“三北”地区地缘气候与冬季供热期高度重合，火电供热机组运行方式大，电网调峰能力不足，风电消纳问题极为突出。因此提出在省级电网调度机构建立热电联合调度平台，利用互联网络与储能用户进行信息交互，通过对电池储能和电储热供热联合优化调度，实现在电网低谷时段启动储能设备，实现弃风储能功能。建立兼顾影响因素的电储热和电池储能协调策略，保证风电企业和供热企业的经济效益，提高风电消纳水平。
大规模储能系统通过在负荷高峰时放电，在负荷低谷时充电，可以实现对负荷的削峰填谷功能。电网公司利用这种技术方式削峰填谷，能够推迟设备容量升级，提高设备利用率，节省设备更新的费用；电力用户利用峰谷电价差可以获得经济效益。根据电网年度运行规律以及电池电储热供热运行特性，电网低谷时期由于调峰能力不足而需要电池和电储能的配合，进行合理的运行调度。低谷时段的功率输出主要存在着负荷较低，可调范围较宽松等特点，根据众多影响因素对于电储热和电池储能进行协调运行至关重要。
目前比较传统的协调运行方法和关于热电协调调度的设想都只片面的对电储热和电池储能与电网进行单方面优化，要么单独使用电储热，要么单独使用电池储能，忽略了电储热和电池储能可以进行热电协调的技术。
发明内容
本发明针对现有技术不足，将会影响电池储能和电储热的因素进行综合以达到合理配置容量实现有效协调，使电力公司和用户都可以利用计算出的协调结果作为合理参考对电储热和电池储能联合储能的系统结合实际做出更符合情理，更具经济性和环境性的规划，填补了低谷时段电储热和电池储能协调这种技术方法的空白。
本发明根据测量得到的参数进行处理得到的结果，使系数与所求函数对比，储蓄的容量得到优化。电池的储放容量Y由PW和HW(需要进行协调运作的电负荷和热负荷)、和电池的储能速率vb等决定，再计算电池储电损耗因子λ和电储热储电损耗因子η，电储热的最终容量Z则由总热负荷、总电负荷PW、以及其剩余容量等决定。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案来实现：
1)数据采集模块测量需要的参数
首先测量以下参数：
电网低谷时段需要消纳协调的电容量PS
电池剩余电压UB
电池储能材料电阻率N
电池储能速率vB
电网频率f
电池的横截面积A
电储热储能材料比热容c
电储热剩余液体材料体积V，材料密度ρ
电池总容量Q
电储热总容量H
储能开始运行时间t(t从0到h，h为最终时间)
电池单体序数第x个(x从0到k，k为电池单体的总数)
电储热单体序数第j个(j从0到m，m为电池单体的总数)
2)数据采集处理模块对电池和电储热的温度数据进行测定并处理，确定电池环境和电储热环境温度标准函数建立电池环境温度标准函数
从测量所得的温度中随机抽取若干数据T1、T2...Tk构成一个数组
Tk表示第k个测量数据，计算
与f(x)的相似系数。
判别模块进行判别，当
与f(x)的相似系数β≥63.12％时抽取数组
则此数组用于协调运行计算。
建立电储热环境温度标准函数
从测量电储热单体得到的温度中随机抽取若干数据T1、T2...Tm构成一个数组ω(m)，Tm表示第m个测量数据，计算ω(m)与g(x)的相似系数。
判别模块进行判别，当g(k)与ω(m)的相似系数
时抽取数组ω(m)，则此数组用于协调运行计算。
3)由分析运算模块计算电池及电储热可参与协调运作的剩余容量B、O
电池剩余容量
电储热剩余容量
4)由分析运算模块计算电池储电损耗因子λ,电储热储电损耗因子η
电池储电损耗因子
电储热储电损耗因子
5)显示器显示经过分析计算模块得出的电池与电储热最终协调运行结果
电池协调后的规划容量
电储热协调后的规划容量
这样就实现了在电网低谷时段已知电网需要消纳的总电量，以及在其他因素的影响下，大规模电储热和电池储能各自配置多大的容量，提供了一种消纳协调的技术手段。
有益效果
通过这种技术优化实现电池储电和电储热容量配置，可以更好的实现储能的动态控制。利用该方法对低谷时段电池和电储热协调运行进行处理，使电能在这种低谷时段的配置得到更合理的优化结果，更好的实现大规模储能通过在低谷时充电对负荷削峰填谷的功能。同时，该技术电池与电储热的损耗因子和环境温度，对于电力公司而言可以更容易的了解设备的老化情况和故障情况，尽早做出有利的反应。在环境上也存在新的提升空间，利用这种低谷阶段处理技术，可以更好的缓解环境压力，提高能源利用率，具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行系统流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行系统流程。根据电池储能及电储热的能量储蓄特征，实现电池储能与电储热的协调运行。
首先测量相关的计算参数，其中包括电池、电储热的元件参数，电网实时参数以及电池电储热的元件温度数据。将电池及电储热的元件温度数据进行处理得到两对各自的数组及参照系数，系数在一定范围内数组即可被选用。这一步用到的系数与其他参数一起参与运算得到可供规划的电池、电储热容量。然后可根据规划容量的影响结果得到电池及电储热的蓄能损耗因子，根据损耗因子与引用的数组得到最终的协调运行结果。
本发明中推出了在低谷时段的一种电储热与电池储能联合协调调度的技术，这种技术首先测量所需的元件参数，环境参数和电力网络参数，进行数据处理之后与规定系数进行比较，把温度对整体储能系统的影响列入后续的考量计算步骤，并且考虑元件的损耗和使用程度计算损耗因子，最终列为共同的影响因素完成规划容量的计算。这种协调机制可以在电力网络低谷时段针对具体的电负荷和热负荷做出较为合理的能量储蓄，平衡电网处于低谷时段的电力过剩，更加充分的利用了电能，有利于热电关联性更强的进行联合供应。
具体实例：
某城市电网特定低谷时段的用电总负荷为2000MWh，热负荷为1000MWh，需要消纳协调运作的电容量为8000MWh。
1)数据采集模块测量需要的参数，电网低谷时段需要消纳协调的电容量PS＝8000MW
电池剩余电压UB＝38V
电池储能材料电阻率N＝3.42×10-6Ω·cm
电池储能速率vB＝0.025mA/s
电网频率f＝50Hz
电池的横截面积A＝600cm2
电储热储能材料比热容c＝4.2×103J/(kg℃)
电储热剩余液体材料体积V＝0.5m3，材料密度ρ＝1.0×103kg/m3
电池总容量Q＝8000MWh
电储热总容量H＝6000MWh
储能开始运行时间t＝0,1,2...3600
电池单体序数第x个(x从0到k，k＝1800)
电储热单体序数第j个(j从0到m，m＝1500)
2)数据采集处理模块对电池和电储热的温度数据进行测定并处理：
计算
与f(x)的相似系数：
经过选取计算得到的,
35.42℃,...38.75℃,与函数f(x)的相似系数β≈68.45％，经判别模块判断满足β≥63.12％，则此数组用于协调运行计算。
计算ω(m)与g(j)的相似系数：
经过选取计算得到的,ω(1500)＝50.42℃，53.28℃,...58.35℃,与函数f(x)的相似系数
经判别模块判断满足
此数组用于协调运行计算。
3)分析运算模块计算电池与电储热的电池剩余容量
电池剩余容量：
电储热剩余容量：
4)分析计算模块计算电池储电损耗因子λ,电储热储电损耗因子η
电池储电损耗因子
电储热储电损耗因子
5)显示器显示出由分析运算模块得到的电池与电储热最终协调运行结果
电池协调后的规划容量
电储热协调后的规划容量
因此在需要进行协调的电容量为8000MWh，最终经过此技术手段协调后，电储热需消纳3244MWh的电容量，电池需消纳4756MWh电容量。通过该方法使电能在这种低谷时段的配置得到更合理的优化结果，有效的对低谷时段电池和电储热协调运行进行处理，更好的实现大规模储能通过在低谷时充电对负荷削峰填谷的功能。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.低谷时段大规模电储热和电池储能协调运行方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
1)数据采集模块测量需要的参数；
2)对温度数据进行处理，确定电池环境和电储热环境温度标准函数建立电池环境温度标准函数
从测量所得的温度中随机抽取若干数据T1、T2...Tk构成一个数组
Tk表示第k个测量数据，计算
与f(x)的相似系数；
当
与f(x)的相似系数β≥63.12％时抽取数组
则此数组用于协调运行计算；
建立电储热环境温度标准函数
从测量电储热单体得到的温度中随机抽取若干数据T1、T2...Tm构成一个数组ω(m)，Tm表示第m个测量数据，计算ω(m)与g(j)的相似系数；
当g(j)与ω(m)的相似系数
时抽取数组ω(m)，则此数组用于协调运行计算；
3)计算电池及电储热可参与协调运作的剩余容量B、O
电池剩余容量
电储热剩余容量
4)计算电池储电损耗因子λ,电储热储电损耗因子η
电池储电损耗因子
电储热储电损耗因子
5)计算电池与电储热最终协调运行结果
电池协调后的规划容量
电储热协调后的规划容量
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| "风电与热网联合供能仿真研究";程鹏飞等;《贵州大学学报（自然科学版）》;20170831;第34卷(第4期);26-31 * |
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