CN109378843A - 基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电网技术领域，尤其涉及一种基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法。在大量蓄电池安装的电网系统中，蓄电池不仅仅起到储存电能的要求，对缓解电网调峰起到不可替代的作用。包括对蓄电池自身储能状态进行建模；计算低谷时段减少的发电容量；计算低谷时刻提升的低谷值；计算削峰能力及蓄电池额定储能功率、容量的系统中整体的削峰填谷能力。通过对不同阶段发电量的差异以及负荷的情况进行控制，对充放电时刻进行计算，在控制充放电时刻达到杠杆形式，使用较少的电池储能达到较大程度的削峰填谷的作用，既能减少机组的备用容量前提下，又能保证供电的可靠性，节省大量能源，使电网的削峰填谷能力提升，峰谷差减小，电网的控制更加稳定可靠。

Description

基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法

技术领域

本发明属于电网技术领域，尤其涉及一种基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法。在大量蓄电池安装的电网系统中，蓄电池不仅仅起到储存电能的要求，对缓解电网调峰起到不可替代的作用。

背景技术

在当前多能源发电不断并网的电力系统中，传统发电机组对当前新能源发电的调峰能力不足，为了保证电网的安全运行，在当前的电网调峰过程中，主要采取的方法是增加大量的备用机组容量，当电网内负荷处于尖峰时刻时，将所有机组投入电网，保证电网的用电可靠性，但是当负荷处于低谷时段时，由于投入的机组较多，导致在所有机组保持最小出力的情况时，仍大于负荷的需求时，只能将大量的新能源发电站切除电网，造成大量的能源浪费。

发明内容

本发明是在针对上述现有技术的不足，以及存在的供电缺陷的基础上，提出了一种基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法。其目的是为了减少备用机组的容量，保证电力系统的稳定性以及传统机组的出力平稳性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，包括如下步骤：

步骤1：对蓄电池的自身储能状态进行建模；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量；

步骤3：计算在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，低谷时刻能够提升的低谷值；

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率、容量的系统中整体的削峰填谷能力。

所述步骤1包括：对蓄电池的自身储能状态进行建模，假设蓄电池的储能容量为Q，电力系统中所有变压器的过载能力为x％，在正常情况下蓄电池储能功率为P；首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻减少的备用机组功率；电网尖峰时刻出现的时间为t_jf0，电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j，则尖峰时刻由储能发电降低的火电备用机组P₁计算为下式，蓄电池并网时刻计算，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数：

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁。

所述步骤2包括：计算低谷时段减少的发电容量，由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁，设减少的火电机组的调峰深度为y％，低谷时段出现时刻为t_dg0，低谷时段维持时间为Δt₂，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P，在低谷时刻负荷功率P_d，计算低谷时段可以多消纳的电量，低谷时段投入蓄电池时刻其计算公式如下：

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为P₂＝P₁.y％，低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数；

所述步骤3包括：在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率；

所述步骤4包括：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算；

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力。

所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，包括以下步骤：

步骤1：假设蓄电池的储能容量为Q＝10000MW.h，电力系统中所有变压器的过载能力为20％，在正常情况下蓄电池储能功率为P＝500MW；电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁＝2.7h，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j＝5000MW，则尖峰时刻由储能发电可以降低的火电备用机组P₁计算为下式，电网尖峰时刻出现的时间t_jf0＝8.5，蓄电池并网时刻计算如下，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数；首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻可以减少的备用机组功率；

解得

解得P₁＝950MW

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁＝950MW；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量；由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁＝590MW，设减少的火电机组的调峰深度为50％，低谷时段维持时间为Δt₂＝3h，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P＝500MW，在低谷时刻负荷功率P_d＝2000MW，计算低谷时段可以多消纳的电量，计算公式如下：

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为；

P₂＝P₁.y％＝590×50％＝295MW

低谷时段出现时刻为t_dg0＝20.2，得到低谷时段投入蓄电池时刻低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数；

步骤3：在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率；

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算；

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力；

通过上述计算得出，储能容量是P，变压器过载能力20％，则尖峰时刻储能发电能力为1.2P，减少火电尖峰备用1.2P，则低谷时段减少发电容量0.6P，而低谷时段电池充电功率可达1.2P，则低谷多消纳1.8P风电,储能削峰能力1:1.2，填谷能力1:1.8，削峰填谷能力1:3；在电力系统中加入储电功率为P的蓄电池，能够达到削峰填谷的能力达到3P。

本发明具有以下优点及有益效果：

本发明采用蓄电池的调峰技术，通过对上述电池储能的削峰填谷的杠杆建模，可以在当前电池储能的电力系统中减少备用机组的容量，在当电力系统中由于峰谷差不断增大，为了保证电力系统的稳定性，以及传统机组的出力平稳性，在对蓄电池的削峰填谷进行建模后可以对蓄电池的储能及输出功率的判定进行备用机组的切除，可以最大限度进行机组的切除，使得在保证机组正常运行的情况下，通过蓄电池放电满足尖峰时刻负荷要求，以及在低谷情况时，发电机组又能保证其最低调峰能力。

本发明通过对不同阶段发电量的差异以及负荷的情况进行控制，对充放电时刻进行计算，在控制充放电时刻达到杠杆形式，使用较少的电池储能达到较大程度的削峰填谷的作用，既能减少机组的备用容量前提下，又能保证供电的可靠性，节省了大量的能源，使得电网的削峰填谷能力提升，峰谷差减小，电网的控制更加稳定可靠。

具体实施方式

本发明是一种基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，采用蓄电池的调峰技术，进行的电池储能的削峰填谷杠杆模型建立，包括如下步骤：

步骤1：对蓄电池的自身储能状态进行建模，假设蓄电池的储能容量为Q，电力系统中所有变压器的过载能力为x％，在正常情况下蓄电池储能功率为P。首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻可以减少的备用机组功率。电网尖峰时刻出现的时间为t_jf0，电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j，则尖峰时刻由储能发电可以降低的火电备用机组P₁计算为下式，蓄电池并网时刻计算，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数：

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量。由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁，设减少的火电机组的调峰深度为y％，低谷时段出现时刻为t_dg0，低谷时段维持时间为Δt₂，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P，在低谷时刻负荷功率P_d，计算低谷时段可以多消纳的电量，低谷时段投入蓄电池时刻其计算公式如下。

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为P₂＝P₁.y％，低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数。

步骤3：在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率。

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算。

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力。

实施例1：

本发明是一种基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，采用蓄电池的调峰技术，进行的电池储能的削峰填谷杠杆模型建立，包括如下步骤：

步骤1：假设蓄电池的储能容量为Q＝10000MW.h，电力系统中所有变压器的过载能力为20％，在正常情况下蓄电池储能功率为P＝500MW。电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁＝2.7h，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j＝5000MW，则尖峰时刻由储能发电可以降低的火电备用机组P₁计算为下式，电网尖峰时刻出现的时间t_jf0＝8.5，蓄电池并网时刻计算如下，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数。首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻可以减少的备用机组功率。

解得

解得P₁＝950MW

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁＝950MW；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量。由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁＝590MW，设减少的火电机组的调峰深度为50％，低谷时段维持时间为Δt₂＝3h，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P＝500MW，在低谷时刻负荷功率P_d＝2000MW，计算低谷时段可以多消纳的电量，计算公式如下。

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为：

P₂＝P₁.y％＝590×50％＝295MW

低谷时段出现时刻为t_dg0＝20.2，得到低谷时段投入蓄电池时刻低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数。

步骤3：在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率。

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算。

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力。

通过上述的具体计算可以得出，储能容量是P，变压器过载能力20％，则尖峰时刻储能发电能力为1.2P，减少火电尖峰备用1.2P，则低谷时段减少发电容量0.6P，而低谷时段电池充电功率可达1.2P，则低谷多消纳1.8P风电,储能削峰能力1:1.2，填谷能力1:1.8，削峰填谷能力1:3。在电力系统中加入储电功率为P的蓄电池，可以达到削峰填谷的能力达到3P。

Claims (6)

1.基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：对蓄电池的自身储能状态进行建模；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量；

步骤3：计算在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，低谷时刻能够提升的低谷值；

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率、容量的系统中整体的削峰填谷能力。

2.根据权利要求1所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：所述步骤1包括：

对蓄电池的自身储能状态进行建模，假设蓄电池的储能容量为Q，电力系统中所有变压器的过载能力为x％，在正常情况下蓄电池储能功率为P；首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻减少的备用机组功率；电网尖峰时刻出现的时间为t_jf0，电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j，则尖峰时刻由储能发电降低的火电备用机组P₁计算为下式，蓄电池并网时刻计算，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数：

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁。

3.根据权利要求1所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：所述步骤2包括：

计算低谷时段减少的发电容量，由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁，设减少的火电机组的调峰深度为y％，低谷时段出现时刻为t_dg0，低谷时段维持时间为Δt₂，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P，在低谷时刻负荷功率P_d，计算低谷时段可以多消纳的电量，低谷时段投入蓄电池时刻其计算公式如下：

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为P₂＝P₁.y％，低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数；

4.根据权利要求1所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：所述步骤3包括：

在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率；

5.根据权利要求1所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：所述步骤4包括：

计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算；

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力。

6.根据权利要求1所述的基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤1：假设蓄电池的储能容量为Q＝10000MW.h，电力系统中所有变压器的过载能力为20％，在正常情况下蓄电池储能功率为P＝500MW；电网负荷尖峰时刻维持时间Δt₁＝2.7h，尖峰时刻电网内负荷的平均功率P_j＝5000MW，则尖峰时刻由储能发电可以降低的火电备用机组P₁计算为下式，电网尖峰时刻出现的时间t_jf0＝8.5，蓄电池并网时刻计算如下，其中[Δt₁]为不超过Δt₁的最大整数；首先计算负荷在尖峰时刻时蓄电池在储满电的情况下的输出功率，以及在尖峰时刻可以减少的备用机组功率；

解得

解得P₁＝950MW

由上述计算可以得到蓄电池在尖峰时刻的输出功率P₂＝P₁＝950MW；

步骤2：计算低谷时段减少的发电容量；由步骤1可以得到减少火电机组的备用发电容量为P₁＝590MW，设减少的火电机组的调峰深度为50％，低谷时段维持时间为Δt₂＝3h，蓄电池在低谷时的储电功率等于尖峰时刻的放电功率P＝500MW，在低谷时刻负荷功率P_d＝2000MW，计算低谷时段可以多消纳的电量，计算公式如下：

由以上步骤得出减少的火电机组可以得到低谷时段减少的出力，计算公式为；

P₂＝P₁.y％＝590×50％＝295MW

低谷时段出现时刻为t_dg0＝20.2，得到低谷时段投入蓄电池时刻低谷时段经过蓄电池储能后等效负荷功率计算；[Δt₂]为不超过Δt₂的最大整数；

步骤3：在经过减少备用发电机组以及投入蓄电池储能的情况下，在低谷时刻可以提升的低谷值为下式用P₄表示；P₂为低谷时段减少的备用机组出力，P₃为蓄电池储能后等效负荷功率；

步骤4：计算削峰能力以及填谷能力共同作用下，蓄电池额定储能功率P、容量Q的系统中整体的削峰填谷能力计算；

上式(6)中：S表示系统削峰填谷能力；

通过上述计算得出，储能容量是P，变压器过载能力20％，则尖峰时刻储能发电能力为1.2P，减少火电尖峰备用1.2P，则低谷时段减少发电容量0.6P，而低谷时段电池充电功率可达1.2P，则低谷多消纳1.8P风电,储能削峰能力1:1.2，填谷能力1:1.8，削峰填谷能力1:3；在电力系统中加入储电功率为P的蓄电池，能够达到削峰填谷的能力达到3P。