CN109274112A - 一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法，包括以下步骤：1)合理选择输电断面作为研究对象，并确定输电断面可传输容量的最大值；2)计算输电断面的安全输送功率；3)获取储能电站荷电量信息与风电场群预测出力；4)计算输电断面的输送功率；5)比较输电断面输送功率与安全输送功率两者的数值大小；6)考虑储能自身约束条件计算充放电功率大小；7)根据上述储能电站充放电功率等信息，进入常规经济调度环节。本发明为提高区域稳定性与系统运行效益提供了一种有效途径，具有工程使用价值。

Description

一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法

技术领域

本发明属于电力系统规划与运行领域，具体涉及一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法。

背景技术

近年来，我国风力发电发展迅猛，且主要以“大规模开发，集中式接入”的形式分布在“三北”地区。然而，我国风资源地理位置分布和电力负荷之间并不匹配，在本地消纳有限的情况下，规模化风电外送成为缓解地区电力消纳问题的根本途径。但是在电网建设初期并没有考虑接入大规模的风电场群，网架结构相对薄弱，当大规模风电并入电网后，输电断面的输送容量不足成为阻碍风电外送的主要影响因素，而且在实际工程中，电网建设周期持续时间一般较长，风电资源富集的地区往往会出现电网与风电场建设互不同步的现象，这也进一步使得输电断面难以满足系统安全稳定运行等约束条件。现阶段，储能技术发展迅速，其具有快速响应并实时调节的特点，能够有效地从时间上动态迁移功率波动。利用储能电站来控制输电断面的功率波动，不仅可以提高区域稳定性与系统运行效益，还可以避免输送线路过载给系统运行带来的种种负面影响。

目前已有的研究大多考虑的是利用储能来控制风电的爬坡功率或者是将储能用于系统削峰填谷，进而提高风电的入网规模。对于风电场群并网条件下考虑区域稳定性的储能电站调度方法还未有报道。

发明内容

针对上述问题和现有技术的不足，本发明提供了一种在风电场群并网条件下考虑区域稳定性的储能电站调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、选取受风电场群风功率波动影响最大的输电断面，并确定输电断面可输送容量的最大值：根据风电场群风功率集中送出对输电断面安全稳定运行的影响，选择受风功率波动影响最大的输电断面作为研究对象，并确定输电断面可输送容量的最大值

式中，n为输电断面所含输电导线的数量，为输电断面所含第i根输电导线的额定容量。

步骤二、计算输电断面的安全输送功率：

基于风电场群历史出力数据，根据反应风电场群输出功率随机变化规律的典型日场景，考虑风电场群风功率不同时间尺度下波动幅度，并计及线路热容量与功角稳定等多种约束条件的限制，给出输电断面的安全裕度δ，通常情况下取5％～10％。

根据输电断面的安全裕度δ，可以计算得到输电断面的安全输送功率

步骤三、获取储能电站荷电量信息与风电场群预测出力：

采样周期为Δt为15min，调度中心在第t个时段监测并获取储能电站当前时段荷电量信息SOC_t以及风电场群下一时段的预测出力

步骤四、计算输电断面的输送功率：

根据风电场群的预测出力以及网架结构参数，计算t+1时段输电断面潮流，得到输送功率Pts,t+1。

步骤五、比较输电断面输送功率与安全输送功率两者的数值大小：

比较P_ts,t+1与安全输送功率的数值。

步骤六、确定储能电站充放电功率：

若调度中心根据储能电站t时段荷电量状态SOC_t与最大充电功率计算t+1时段储能电站充电功率

式中：为t+1时段储能电站在荷电容量约束下的最大充电功率。

其中：

式中，Q_rate为储能电站额定容量，SOC^max为储能电站荷电量的上限，ηc为储能电站的充电效率。

若调度中心根据储能电站t时段荷电量状态SOC_t与最大放电功率计算t+1时段储能电站放电功率

式中：为t+1时刻储能电站在荷电容量约束下的最大放电功率。

其中：

式中，SOC^min为储能电站荷电量的下限，η_d为储能电站的放电效率。

步骤七、常规经济调度：

根据上述储能电站充放电功率等信息，进入常规经济调度环节，计算出机组出力组合方案，将机组组合方案和储能电站充放电功率通过SCADA下行通道下发至各个机组和储能电站，并接着判断是否跳出该循环，若跳出，则结束该调度方法。否则，则继续执行步骤三。

本发明的有益效果在于：

现有技术大都考虑的是架设新的输电线路来解决规模化风电外送导致的输电紧张问题，但开辟新的输电线路周期一般较长，且投资建设成本较高，而在现有输电线路可输送容量的基础上，利用储能电站控制输电断面的短时功率波动，提高输电断面的输送容量，可以有效的保障区域稳定性与系统运行效益，并能避免系统弃风限电，具有一定的工程使用价值。

附图说明

图1为风电场群并网条件下一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法基本步骤框图。

图2为风电场群风功率外送系统结构示意图。

具体实施方式

下面将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的一部分，而不是发明的全部。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。

实施例1一种考虑区域稳定性的储能电站调度方法

风电场群风功率外送系统结构示意图如附图2所示。在PSASP软件中搭建仿真模型。该区域的两台火电机组装机容量均为200MW，1号风电场群的装机容量为450MW，2号风电场群的装机容量为300MW。根据风功率波动合理选取输电断面，选定的输电断面所含的输电导线数量n＝2，输电导线的额定容量均为220MW，代入公式(1)可以计算输电断面的最大可输送容量

综合考虑风电场群风功率不同时间尺度下的波动幅度与线路热容量约束、功角稳定等多种限制条件，设置安全裕度δ为10％，代入公式(2)计算相应的安全输送功率

储能电站的相关参数如表1所示。采样周期Δt为15min。表1储能电站相关参数

根据风电场群的预测出力、网架结构参数以及储能电站相关参数，通过潮流计算可以逐次得到给定时间段输电断面输送功率，并根据公式(3)～(6)进一步计算，还可以得到储能电站的充放电功率，表2给出了相应的计算结果，其中储能数值为正数时代表放电，负数时则代表充电。

为了表述清楚，这里给出了t1时段储能电站充放电功率计算过程。通过潮流计算可知t1时段断面输送功率P_ts,1＝445MW，大于断面安全输送功率故t1时段内储能电站充电。将储能电站额定容量Q_rate＝180MW·h、初始时刻荷电量SOC₀＝0.5、荷电量上限SOC^max＝0.8、采样周期Δt＝0.25h、充电效率η_c＝0.85代入公式(4)，计算t1时段储能电站在荷电容量约束下的最大充电功率

同时，将t1时段输电断面输送功率P_ts，1、断面安全输送功率储能充电功率最大值以及t1时段荷电量约束下的最大充电功率代入公式(3)，可求得t1时段内储能电站充电功率

由表2可知，通过采用本发明所提出的调度方法，储能电站可以适时的更改充放电的方向大小，尽可能的使输电断面的输送功率不超过安全稳定运行水平，从而保证了区域的稳定性。可见，本发明具有较好的实用性与有效性。

表2 t1～t24时段内输电断面输送功率以及储能电站充放电功率

Claims (1)

1.一种在风电场群并网条件下考虑区域稳定性的储能电站调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、选取受风电场群风功率波动影响最大的输电断面，并确定输电断面可输送容量的最大值：根据风电场群风功率集中送出对输电断面安全稳定运行的影响，选择受风功率波动影响最大的输电断面作为研究对象，并确定输电断面可输送容量的最大值

式中，n为输电断面所含输电导线的数量，为输电断面所含第i根输电导线的额定容量；

步骤二、计算输电断面的安全输送功率：

给出输电断面的安全裕度δ，取5％～10％，

根据输电断面的安全裕度δ，计算得到输电断面的安全输送功率

步骤三、获取储能电站荷电量信息与风电场群预测出力：

设定采样周期为Δt，调度中心在第t个时段监测并获取储能电站当前时段荷电量信息SOC_t以及风电场群下一时段的预测出力

步骤四、计算输电断面的输送功率：

根据风电场群的预测出力以及网架结构参数，计算t+1时段输电断面潮流，得到输送功率P_ts,t+1；

步骤五、比较输电断面输送功率与安全输送功率两者的数值大小：

比较P_ts,t+1与安全输送功率的数值；

步骤六、确定储能电站充放电功率：

若调度中心根据储能电站t时段荷电量状态SOC_t与最大充电功率计算t+1时段储能电站充电功率

式中：为t+1时段储能电站在荷电容量约束下的最大充电功率；

其中：

式中，Q_rate为储能电站额定容量，SOC^max为储能电站荷电量的上限，η_c为储能电站的充电效率；

若调度中心根据储能电站t时段荷电量状态SOC_t与最大放电功率计算t+1时段储能电站放电功率

式中：为t+1时刻储能电站在荷电容量约束下的最大放电功率；

其中：

式中，SOC^min为储能电站荷电量的下限，η_d为储能电站的放电效率；

步骤七、常规经济调度：

根据上述储能电站充放电功率等信息，进入常规经济调度环节，计算出机组出力组合方案，将机组组合方案和储能电站充放电功率通过SCADA下行通道下发至各个机组和储能电站，并接着判断是否跳出该循环，若跳出，则结束该调度方法，否则，则继续执行步骤三。