CN109524998A - 一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风火储联合调度技术领域，具体涉及一种风火电及抽水储能站的联合调度方法，包括以下步骤：A）为抽水储能站储水量设置上阈值、下阈值和工作区间；B）当抽水储能站储水量高于上阈值时，抽水储能站工作在发电模式，直至抽水储能站储水量下降到工作区间内；C）当抽水储能站储水量低于下阈值时，抽水储能站工作在储能模式，直至抽水储能站储水量增加到工作区间内；D）当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，循环执行步骤B‑D。本发明的有益效果是：通过储能站的工作状态变化，降低风电出力波动的幅度，提高配电网对风电的消纳能力和抗风电波动冲击的能力。

Description

一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法
技术领域
本发明涉及风火储联合调度技术领域，具体涉及一种风火电及抽水储能站的联合调度方法。
背景技术
风电作为被大力推崇的清洁能源，目前已经作为分布式电源渗入到城市及乡镇的配电网中，对配电网的电压及频率稳定等电网质量造成了严重的冲击。为了应对风电出力变化对电网的冲击，配电网需要增加投入，导致风电接入的效益下降。这同时也极大的限制了风电在城市及乡镇配电网的进一步发展。在配电网中接入零散分布的风电场，能够提高清洁能源在电力系统中的占比，调动用户出资建设风电发电机的积极性，达到保护环境和降低电力资源成本的目的。提高配电网对风电的消纳能力和抑制风电对配电网的冲击，成了摆在风电这种清洁能源进一步发展道路上的难题。配电网对风电的消纳包括两个内容，一是提高消纳功率，二是提高配电网维持电压及频率稳定的能力。申请人通过调研找到了利用储能设备与风电联合调度的方法，来抑制风电对电网的冲击，进而提高配电网对风电的消纳能力。储能设备既可以作为可控负载也可以作为可控电源参与到电网调度中，但申请人认为在电网电压实时波动中，火电具有十分成熟的实时调控技术和成熟的设备，而储能设备并不具备灵活控制所需的条件，因而采取了储能设备在储能消耗电能以及发电释放电能时均采用较为缓慢的功率变化，能够抵消部分风电功率波动，虽然不能明显降低风电带来的功率波动的斜率，但能明显降低功率波动的幅值。
中国专利CN105391061B，公开日2016年6月8日，冷热电风光储联合优化的主动配电网优化系统和优化方法，包括全局级主动配电网联合优化系统，其与冷热电三联供系统、风力发电、光伏发电和储能系统电连接；优化方法它包括：获取主动配电网的网络拓扑结构，获取冷热电三联供、风力发电、光伏发电、储能系统和可控负荷的状态和参数；计算主动配电网负荷转移能力指标，进行网络重构优化；根据网络重构优化的结果确定当前网络结构，输入到全局联合优化算法中，进行全局优化计算；将计算结果下发给各可控单元执行；解决了现有技术的优化系统不能对冷热电三联供系统、风力发电、光伏发电、储能系统、可控负荷等参数进行全局联合优化，对接入的各个系统进行全局优化等技术问题。其技术方案需要依赖可控负荷，可控负荷是指供电部门要求下，按合同可以限制用电一段时间的特定用户的负荷。其调度效果依赖可控负荷的有无和规模以及响应速度。导致其应用范围受限，在缺乏可控负荷或可控负荷规模较小的配电网中难以起到预期作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前配电网中风电消纳水平低以及抑制风电对电网冲击的能力低的技术问题。提出了一种风电火电以及抽水储能站协同作用的能够抑制风电冲击的风电火电及抽水储能站的联合调度方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，包括以下步骤：A）为抽水储能站储水量设置上阈值、下阈值和工作区间；B）当抽水储能站储水量高于上阈值时，抽水储能站工作在发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度，直至抽水储能站储水量下降到工作区间内；C）当抽水储能站储水量低于下阈值时，抽水储能站工作在储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，直至抽水储能站储水量增加到工作区间内；D）当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度，循环执行步骤B-D。
作为优选，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度的方法包括以下步骤：B1）抽水储能站以设定初始发电功率发电；B2）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续t1时间时，降低抽水储能站发电功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，提高抽水储能站发电功率至初始发电功率；B3）当电网电压峰值低于标准值时，提高抽水储能站发电功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，降低抽水储能站发电功率至初始发电功率。设定初始发电功率优选为最大发电功率的30%~60%之间的值。
作为优选，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：C1）抽水储能站以设定初始抽水功率进行抽水储能；C2）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且高于标准值后电压峰值持续上升且持续上升时间达到t1时，提高抽水储能站抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，降低抽水储能站抽水功率至初始抽水功率；C3）当电网电压峰值低于标准值时，降低抽水储能站抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，提高抽水储能站抽水功率至初始发电功率。设定初始抽水功率优选为最大抽水功率的30%~60%之间的值。
作为优选，所述当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：D1）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且高于标准值后电压峰值持续上升且持续上升时间达到t1时，设置抽水储能站为储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站为发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度；D3）维持抽水储能站的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站储水量高于上阈值或低于下阈值。
作为优选，所述当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：D1）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续t1时间时，设置抽水储能站为储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站为发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度；D3）维持抽水储能站的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站储水量高于上阈值或低于下阈值。
作为优选，所述抽水储能站最大储水量Q，抽水储能站储水量上阈值QH、下阈值QL以及工作区间QK满足：F(Q-QH)>Pmax*T0,且Pmax*T0与5%*F(Q)的值接近，Pmax为风电历史最大出力功率，函数F是抽水储能站储存的电量对储水量的函数，T0的取值范围为10分钟~15分钟，风电场历史持续出力时间长则T0取大值；F(QL)>η*σ*T0,η∈[1.2,1.8]，σ为风电场历史出力功率以15分钟为时间间隔采样后的数据的标准差；QK=[Q/2-QI，Q/2+QI]，QI=N*Q，N=0.2+0.14*σ/Pmid，Pmid为风电历史出力平均功率。
作为优选，降低抽水储能站发电功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若|△P|>3.5%*G（kv/s）且|△P|>70%*△Wmax，则将抽水储能站作为热备用，若|△P|<=3.5%*G（kv/s）或|△P|<=70%*△Wmax，则降低抽水储能站发电功率为最大发电功率的25%，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率，则抽水储能站以最大发电功率发电。
作为优选，降低抽水储能站发电功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若|△P|>3.5%*G（kv/s）且|△P|>70%*△Wmax，则将抽水储能站作为热备用，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值下降则提高抽水储能站发电功率，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率，若|△P|<=3.5%*G（kv/s）或|△P|<=70%*△Wmax，则抽水储能站以最大发电功率的25%发电，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则降低抽水储能站发电功率，若电网电压峰值下降则提高抽水储能站发电功率。优选的，所述降低以及提高抽水储能站发电功率的步长△Pce=2.9%*Pce*△P/△Wmax，其中Pce为抽水储能站额定发电功率。
作为优选，提高抽水储能站抽水功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若△P>4.5%*G（kv/s）且△P>80%*△Wmax，则提高抽水储能站抽水功率为最大抽水功率，若△P<=4.5%*G（kv/s）或△P<=80%*△Wmax，则提高抽水储能站抽水功率为最大抽水功率的75%，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率。
作为优选，提高抽水储能站抽水功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若△P>4.5%*G（kv/s）且△P>80%*△Wmax，则抽水储能站以最大抽水功率抽水储能，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则提高抽水储能站抽水功率，若电网电压峰值下降则降低抽水储能站抽水功率，若△P<=4.5%*G（kv/s）或△P<=80%*△Wmax，则抽水储能站以最大抽水功率的75%进行抽水，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则提高抽水储能站抽水功率，若电网电压峰值下降则降低抽水储能站抽水功率，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率。
本发明的实质性效果是：通过储能站的工作状态变化，降低风电出力波动的幅度，提高配电网对风电的消纳能力和抗风电波动冲击的能力。
附图说明
图1为配网系统结构图。
图2为联合调度方法流程框图。
其中：100、火电厂，200、抽水储能站，300、配网线路，400、风电场。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
如图1所示，为配网系统结构图，在接入有分布式风电场400的配电网中，接入抽水储能站200，风电场400及抽水储能站200均通过配网线路300相互连接，不需要采用独立于配网线路300的专用线路进行相互间的连接。抽水储能站200的抽水功率以及发电功率均可由调度中心进行调控。配电网中具有火电电源，可以是本配网中的火电厂100，也可以是由上级电网接入火电厂100，在这样的系统中进行风电火电及抽水储能站联合调度的方法流程框图如图2所示，包括步骤：A）为抽水储能站200储水量设置上阈值、下阈值和工作区间；B）当抽水储能站200储水量高于上阈值时，抽水储能站200工作在发电模式，将抽水储能站200作为可控电源参与联合调度，直至抽水储能站200储水量下降到工作区间内；C）当抽水储能站200储水量低于下阈值时，抽水储能站200工作在储能模式，将抽水储能站200作为可控负载参与联合调度，直至抽水储能站200储水量增加到工作区间内；D）当抽水储能站200储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站200工作模式，根据电网状态将抽水储能站200作为可控电源或可控负载参与联合调度，循环执行步骤B-D。
其中，将抽水储能站200作为可控电源参与联合调度的方法为：B1）以抽水储能站200最大发电功率的一半作为初始发电功率；B2）检测抽水储能站200所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续t1时间时，降低抽水储能站200发电功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，提高抽水储能站200发电功率至初始发电功率；B3）当电网电压峰值低于标准值时，提高抽水储能站200发电功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，降低抽水储能站200发电功率至初始发电功率。
将抽水储能站200作为可控负载参与联合调度的方法为：C1）以抽水储能站200最大抽水功率的一半作为初始抽水功率；C2）检测抽水储能站200所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且高于标准值后电压峰值持续上升且持续上升时间达到t1时，提高抽水储能站200抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，降低抽水储能站200抽水功率至初始抽水功率；C3）当电网电压峰值低于标准值时，降低抽水储能站200抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，提高抽水储能站200抽水功率至初始发电功率。
当抽水储能站200储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站200工作模式，根据电网状态将抽水储能站200作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：D1）检测抽水储能站200所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且高于标准值后电压峰值持续上升且持续上升时间达到t1时，设置抽水储能站200为储能模式，将抽水储能站200作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站200为发电模式，将抽水储能站200作为可控电源参与联合调度；D3）维持抽水储能站200的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站200储水量高于上阈值或低于下阈值。
当抽水储能站200储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站200工作模式，根据电网状态将抽水储能站200作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：D1）检测抽水储能站200所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续t1时间时，设置抽水储能站200为储能模式，将抽水储能站200作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站200为发电模式，将抽水储能站200作为可控电源参与联合调度；D3）维持抽水储能站200的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站200储水量高于上阈值或低于下阈值。
抽水储能站200最大储水量Q，抽水储能站200储水量上阈值QH、下阈值QL以及工作区间QK满足：F(Q-QH)>Pmax*T0,且Pmax*T0与5%*F(Q)的值接近，Pmax为风电历史最大出力功率，函数F是抽水储能站200储存的电量对储水量的函数，T0的取值范围为10分钟~15分钟，风电场400历史持续出力时间长则T0取大值；F(QL)>η*σ*T0,η∈[1.2,1.8]，σ为风电场400历史出力功率以15分钟为时间间隔采样后的数据的标准差；QK=[Q/2-QI，Q/2+QI]，QI=N*Q，N=0.2+0.14*σ/Pmid，Pmid为风电历史出力平均功率。
降低抽水储能站200发电功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若|△P|>3.5%*G（kv/s）且|△P|>70%*△Wmax，则将抽水储能站200作为热备用，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值下降则提高抽水储能站200发电功率，其中G为抽水储能站200所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率，若|△P|<=3.5%*G（kv/s）或|△P|<=70%*△Wmax，则抽水储能站200以最大发电功率的25%为进行发电，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则降低抽水储能站200发电功率，若电网电压峰值下降则提高抽水储能站200发电功率。优选的，降低以及提高抽水储能站200发电功率的步长△Pce=2.9%*Pce*△P/△Wmax，其中Pce为抽水储能站200额定发电功率。
提高抽水储能站200抽水功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若△P>4.5%*G（kv/s）且△P>80%*△Wmax，则抽水储能站200以最大抽水功率抽水储能，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则提高抽水储能站200抽水功率，若电网电压峰值下降则降低抽水储能站200抽水功率，若△P<=4.5%*G（kv/s）或△P<=80%*△Wmax，则抽水储能站200以最大抽水功率的75%进行抽水，随后检测电网电压峰值，若电网电压峰值上升则提高抽水储能站200抽水功率，若电网电压峰值下降则降低抽水储能站200抽水功率，其中G为抽水储能站200所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
包括以下步骤：
A）为抽水储能站储水量设置上阈值、下阈值和工作区间；
B）当抽水储能站储水量高于上阈值时，抽水储能站工作在发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度，直至抽水储能站储水量下降到工作区间内；
C）当抽水储能站储水量低于下阈值时，抽水储能站工作在储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，直至抽水储能站储水量增加到工作区间内；
D）当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度，循环执行步骤B-D。
2.根据权利要求1所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
将抽水储能站作为可控电源参与联合调度的方法包括以下步骤：
B1）抽水储能站以设定初始发电功率发电；
B2）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续上升t1时间时，降低抽水储能站发电功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，提高抽水储能站发电功率至初始发电功率；
B3）当电网电压峰值低于标准值时，提高抽水储能站发电功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，降低抽水储能站发电功率至初始发电功率。
3.根据权利要求1或2所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
将抽水储能站作为可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：
C1）抽水储能站以设定初始抽水功率进行抽水储能；
C2）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续上升t1时间时，提高抽水储能站抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或低于标准值时，降低抽水储能站抽水功率至初始抽水功率；
C3）当电网电压峰值低于标准值时，降低抽水储能站抽水功率，当检测到电网电压峰值等于或高于标准值时，提高抽水储能站抽水功率至初始发电功率。
4.根据权利要求1或2所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
所述当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：
D1）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且高于标准值后电压峰值持续上升且持续上升时间达到t1时，设置抽水储能站为储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；
D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站为发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度；
D3）维持抽水储能站的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站储水量高于上阈值或低于下阈值。
5.根据权利要求3所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
所述当抽水储能站储水量处于上阈值与下阈值之间时，根据电网状态设置抽水储能站工作模式，根据电网状态将抽水储能站作为可控电源或可控负载参与联合调度的方法包括以下步骤：
D1）检测抽水储能站所接入电网的电压峰值，当电网电压峰值高于标准值且持续t1时间时，设置抽水储能站为储能模式，将抽水储能站作为可控负载参与联合调度，并执行步骤D3；
D2）当电网电压峰值低于标准值时，设置抽水储能站为发电模式，将抽水储能站作为可控电源参与联合调度；
D3）维持抽水储能站的工作模式t2时间，而后循环执行步骤D1-D3直至抽水储能站储水量高于上阈值或低于下阈值。
6.根据权利要求1或2所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
所述抽水储能站最大储水量Q，抽水储能站储水量上阈值QH、下阈值QL以及工作区间QK满足：
F(Q-QH)>Pmax*T0,且Pmax*T0与5%*F(Q)的值接近，Pmax为风电历史最大出力功率，函数F是抽水储能站储存的电量对储水量的函数，T0的取值范围为10分钟~15分钟；
F(QL)>η*σ*T0,η∈[1.2,1.8]，σ为风电场历史出力功率以15分钟为时间间隔采样后的数据的标准差；
QK=[Q/2-QI，Q/2+QI]，QI=N*Q，N=0.2+0.14*σ/Pmid，Pmid为风电历史出力平均功率。
7.根据权利要求3所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
所述抽水储能站最大储水量Q，抽水储能站储水量上阈值QH、下阈值QL以及工作区间QK满足：
F(Q-QH)>Pmax*T0,且Pmax*T0与5%*F(Q)的值接近，Pmax为风电历史最大出力功率，函数F是抽水储能站储存的电量对储水量的函数，T0的取值范围为10分钟~15分钟；
F(Q-QL)>η*σ*T0,η∈[1.2,1.8]，σ为风电场历史出力功率的标准差；
QK=[Q/2-QI，Q/2+QI]，QI=N*Q，N=0.2+0.14*σ/Pmid，Pmid为风电历史出力平均功率。
8.根据权利要求4所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
所述抽水储能站最大储水量Q，抽水储能站储水量上阈值QH、下阈值QL以及工作区间QK满足：
F(Q-QH)>Pmax*T0,且Pmax*T0与5%*F(Q)的值接近，Pmax为风电历史最大出力功率，函数F是抽水储能站储存的电量对储水量的函数，T0的取值范围为10分钟~15分钟；
F(Q-QL)>η*σ*T0,η∈[1.2,1.8]，σ为风电场历史出力功率的标准差；
QK=[Q/2-QI，Q/2+QI]，QI=N*Q，N=0.2+0.14*σ/Pmid，Pmid为风电历史出力平均功率。
9.根据权利要求2所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
降低抽水储能站发电功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若|△P|>3.5%*G（kv/s）且|△P|>70%*△Wmax，则将抽水储能站作为热备用，若|△P|<=3.5%*G（kv/s）或|△P|<=70%*△Wmax，则降低抽水储能站发电功率为最大发电功率的25%，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率，则抽水储能站以最大发电功率发电。
10.根据权利要求3所述的一种风电火电及抽水储能站的联合调度方法，其特征在于，
提高抽水储能站抽水功率的方法为：计算t1时间内电网电压峰值上升速率△P，若△P>4.5%*G（kv/s）且△P>80%*△Wmax，则提高抽水储能站抽水功率为最大抽水功率，若△P<=4.5%*G（kv/s）或△P<=80%*△Wmax，则提高抽水储能站抽水功率为最大抽水功率的75%，其中G为抽水储能站所接入电网的电压峰值的标准值，△Wmax为火电机组最大爬坡速率。
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