CN110808600A - 一种计算变电站内接入电池储能站的方法及系统 - Google Patents

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CN110808600A CN201911104007.7A CN201911104007A CN110808600A CN 110808600 A CN110808600 A CN 110808600A CN 201911104007 A CN201911104007 A CN 201911104007A CN 110808600 A CN110808600 A CN 110808600A
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Abstract

本发明提供一种计算变电站内接入电池储能站的方法，包括获取并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；获取电网调峰需求值，并根据电网可调节容量，计算出待接入电网所需的储能总容量；根据各变电站内可用土地面积和空间，确定布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内负荷接入情况，确定电池储能站的最大功率容量，得到布置电池储能站的最终数量及功率容量；若储能总容量小于等于各变电站内最终电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及功率容量。实施本发明，能充分考虑电池储能站的布置建设和接入条件，提高规划结果的可实施性，还能明确电池储能站的优先级和建设时序。

Description

一种计算变电站内接入电池储能站的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种计算变电站内接入电池储能站的方法及系统。
背景技术
随着负荷峰谷差的日益增大，电网调峰能力不足的问题也日渐凸显。由于电池储能技术因其安装和运行的灵活性，在电网侧的应用日益广泛，使得电池储能站成为解决电网调峰问题的有效手段。
目前，在电网侧电池储能站的工程应用方面正在快速形成较统一的设计方法，而在规划技术方面多采用投资经济性模型，以社会整体效益最优或投资者角度最优为目标，确定电池储能站的规划容量和选址。
但是，现有的电池储能站建设方案有以下几点缺陷：(1)未充分考虑电网侧电池储能站的建设空间和接入条件，且在单个变电站可接入的储能容量有限情况下，若采用多个变电站接入，则会大大增加建设和维护成本；(2)建设时序或优先级不明确，在时间有限的情况下，不能确定多个电池储能站的重要性和优先级，无法为电网公司或投资者提供充足的决策依据。
因此，亟需一种计算变电站内接入电池储能站的方法，不仅能充分考虑电池储能站的布置建设和接入条件，提高规划结果的可实施性，还能明确电池储能站的优先级和建设时序，提高电网侧电池储能站规划方法的实用性。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种计算变电站内接入电池储能站的方法及系统，能充分考虑电池储能站的布置建设和接入条件，提高规划结果的可实施性，还能明确电池储能站的优先级和建设时序，提高电网侧电池储能站规划方法的实用性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种计算变电站内接入电池储能站的方法，所述方法包括以下步骤：
获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
其中，所述方法进一步包括：
若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
其中，所述方法进一步包括：
确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。
其中，所述评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。
其中，所述各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间；所述各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况。
本发明实施例还提供了一种计算变电站内接入电池储能站的系统，包括：
第一计算单元，用于获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
第二计算单元，用于获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
第三计算单元，用于根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
第一结果输出单元，用于若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
其中，还包括：
第二结果输出单元，用于若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
其中，还包括：
第三结果输出单元，用于确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。
其中，所述评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。。
其中，所述各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间；所述各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明采用变电站+储能站的融合布置方式，可有效节约建设用地资源，提高土地资源利用率，避免储能站独立选址面临征地拆迁等协调难度较高的事项，通过梳理电网变电站中布置储能站的建设空间，使储能站规划与电网规划衔接来解决电网调峰问题的程度，提高储能站定容选址方案的可实施性；
2、本发明采用四个维度的综合评分法，客观全面地评估各储能站在电网规划运行中的综合作用，增强储能站规划技术的科学性，能明确电池储能站的优先级和建设时序，提高电网侧电池储能站规划方法的实用性。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种计算变电站内接入电池储能站的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种计算变电站内接入电池储能站的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种计算变电站内接入电池储能站的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
具体过程为，在已有电网规划成果的基础上，预测规划水平年电网峰谷差，评估并网机组和外部送电通道的功率调节能力。其中，
机组可调节容量是机组最大技术出力和最小技术出力的差，如式(1)所示。
Figure BDA0002270707920000051
式中：Pa为机组可调节容量；
Figure BDA0002270707920000052
为机组最大技术出力；P为机组最小技术出力。
类推区外送电通道的调峰容量可以定义为送电通道最大送电容量和最小送电容量的差。
扩展至整个电网，电网可调节容量可表示为：
Figure BDA0002270707920000053
式中：PA为电网可调节容量；NG为并网机组集合；NL为区外送电通道集合。
步骤S2、获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
具体过程为，电网可调节容量需大于等于电网调峰需求值才能满足电网运行要求，如式(3)所示：
Figure BDA0002270707920000062
为电网最大的可调节容量值，为电网最小的可调节容量值。
一旦电网可调节容量小于电网调峰需求值时，可通过配置电池储能设备来提高电网可调节容量，则所需最小储能充放电功率为
Figure BDA0002270707920000064
式中：
Figure BDA0002270707920000065
为电网调峰容量缺额，PB为电池储能设备功率；η电池储能设备效率。
除了配置电池储能功率，还需要确定储能容量，即储能设备可持续充放的电能，储能容量和功率的转换关系可以表示为
EB＝βPB (5)；
式中：EB为待接入电网所需的储能总容量；β为电池储能能量倍率，其值决于当地电网负荷特性，高峰负荷时间持续越短，β值越小；高峰负荷时间持续越长，β值越大。
可以理解的是，待接入电网所需的储能总容量和功率需求取决于电网负荷特性，并网机组和区外送电通道的综合调节能力。
步骤S3、根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
具体过程为，梳理电网中现状和未来110/10kV、220/20kV变电站用地情况，确定变电站内可布置储能站的可用土地面积和空间，即各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间，估算各变电站内布置电池储能站的最大数量。应当说明的是，电池储能站的最大数量的估算应该根据实际尺寸、占用面积及空间来实现的。
梳理电网中现状110/10kV、220/20kV变电站历史负荷和负荷发展情况以及未来负荷发展情况，即各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量。
根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
应当说明的是，各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量会大于最终接入电池储能站的功率容量。例如，A变电站内可接入电池储能站的最大功率容量2000KVW，布置数量为3，电池储能站的基本功率容量为600KVW，则得到A变电站内布置电池储能站的最终数量为3及对应最终接入电池储能站的功率容量1800KVW；又如，B变电站内可接入电池储能站的最大功率容量1100KVW，布置数量为2，电池储能站的基本功率容量为600KVW，则得到B变电站内布置电池储能站的最终数量为1及对应最终接入电池储能站的功率容量600KVW。
步骤S4、若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
具体过程为，此时电网可调节容量需满足电网调峰需求值，输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
在本发明实施例中，所述方法进一步包括：
步骤S5、若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
可以理解的是，得到电网可建设变电站+储能站的最大容量
Figure BDA0002270707920000081
和最大功率
Figure BDA0002270707920000082
如果可建设变电站+储能站容量小于步骤S2中计算的电储能容量需求EB和PB，则需要考虑独立选址建设储能站，或通过其他调峰手段，如：需求侧管理、提高区外送电通道调节能力等，来降低EB和PB，使得
在本发明实施例中，所述方法进一步包括：
确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。其中，评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。
具体过程为，(a)评估变电站供电能力：根据电网规划成果，预测规划水平年变电站+储能站的负载，并梳理重载变电站相应新建工程项目推进情况，对变电站供电能力进行打分；(b)评估变电站所供负荷是否具有明显的峰谷差：预测变电站+储能站项目中变电站的负荷峰谷差，并进行排序，以地区电网负荷的峰谷差为基准，对变电站峰谷特性进行打分；(c)评估变电站所在供电区局部断面受限情况：根据电网规划成果，排查变电站所在供电区局部断面受限情况，分析局部断面受限的主要原因，判断储能站的建设是否可以解决断面受限的问题，依据问题解决程度对储能站解决供电区局部断面受限的能力进行打分；(d)评估变电站所供重要用户情况：根据电网规划成果，排查变电站所供重要用户的个数和电力需求，进行排序打分；(e)根据以上四个维度的打分，并根据电网需求给予不同权重，采用加权平均法得到每个变电站+储能站项目的综合分数，明确项目优先级和建设时序。
其中，变电站+储能站项目分数计算如下式所示：
Figure BDA0002270707920000091
式中：Fi为第i个变电站+储能站项目综合分数；fji为第i个变电站+储能站项目在第j个维度打分；qj是项目在第j个维度打分的权重。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种计算变电站内接入电池储能站的系统，包括：
第一计算单元10，用于获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
第二计算单元20，用于获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
第三计算单元30，用于根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
第一结果输出单元40，用于若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
其中，该计算变电站内接入电池储能站的系统还包括：
第二结果输出单元50，用于若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
其中，该计算变电站内接入电池储能站的系统还包括：
第三结果输出单元60，用于确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。
其中，所述评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。。
其中，所述各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间；所述各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明采用变电站+储能站的融合布置方式，可有效节约建设用地资源，提高土地资源利用率，避免储能站独立选址面临征地拆迁等协调难度较高的事项，通过梳理电网变电站中布置储能站的建设空间，使储能站规划与电网规划衔接来解决电网调峰问题的程度，提高储能站定容选址方案的可实施性；
2、本发明采用四个维度的综合评分法，客观全面地评估各储能站在电网规划运行中的综合作用，增强储能站规划技术的科学性，能明确电池储能站的优先级和建设时序，提高电网侧电池储能站规划方法的实用性。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种计算变电站内接入电池储能站的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
2.如权利要求1所述的计算变电站内接入电池储能站的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
3.如权利要求1或2所述的计算变电站内接入电池储能站的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。
4.如权利要求3所述的计算变电站内接入电池储能站的方法，其特征在于，所述评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。
5.如权利要求1所述的计算变电站内接入电池储能站的方法，其特征在于，所述各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间；所述各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况。
6.一种计算变电站内接入电池储能站的系统，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于获取当前电网内的并网机组可调容量和区外送电通道的调峰容量，并根据所述并网机组可调容量和所述区外送电通道的调峰容量，计算出电网可调节容量；
第二计算单元，用于获取电网调峰需求值，并根据所述电网可调节容量和所述电网调峰需求值，计算出电网调峰容量缺额，且进一步根据所述调峰容量缺额，计算出待接入电网所需的储能总容量；
第三计算单元，用于根据各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间，确定各变电站内布置电池储能站的最大数量，并根据各变电站内的负荷接入情况，确定各变电站内可接入电池储能站的最大功率容量，且进一步根据各变电站内布置电池储能站的基本功率容量、最大数量和可接入电池储能站的最大功率容量，得到各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量；
第一结果输出单元，用于若所述待接入电网所需的储能总容量小于等于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量。
7.如权利要求6所述的计算变电站内接入电池储能站的系统，其特征在于，还包括：
第二结果输出单元，用于若所述待接入电网所需的储能总容量大于各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和，则输出各变电站内布置电池储能站的最终数量及各自对应最终接入电池储能站的功率容量，并新增位于各变电站之外的储能站；其中，所述新增的储能站的功率容量应大于所述待接入电网所需的储能总容量与各变电站内最终接入电池储能站的功率容量相加之和后相减所得到的差值。
8.如权利要求6或7所述的计算变电站内接入电池储能站的系统，其特征在于，还包括：
第三结果输出单元，用于确定评价指标及每一评价指标的权重值，并获取各变电站内对应每一评价指标的得分，且将所述各变电站内对应每一评价指标的得分以及每一评价指标的权重值相结合，得到各变电站的综合得分，进一步按照所述各变电站的综合得分，确定各变电站的优先级和建设时序。
9.如权利要求8所述的计算变电站内接入电池储能站的系统，其特征在于，所述评价指标包括变电站供电能力、变电站负荷峰谷特性、变电站所在供电区局部断面受限情况以及变电站供电重要用户情况。
10.如权利要求6所述的计算变电站内接入电池储能站的系统，其特征在于，所述各变电站内布置电池储能站的可用土地面积和空间包括现有的和未来规划的可用土地面积和空间；所述各变电站内的负荷接入情况包括历史的和未来规划的负荷接入情况。
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