CN111244993A - 一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,属于智能配电技术领域,本发明通过采集电网状态信息参量(包括负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace),基于所述的电网状态及数据获得净负荷峰谷差率,确定储能的功率配置方法和准则,并基于电网的调峰时间窗口,对储能参与电网调峰应用的容量进行确定,具体可根据电网数据及状态采用推算法或精确数学计算法,确定储能功率和容量的配置,并在实际电网应用中,利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电,自主出力或吸收电网能量,实现储能的调峰作用,起到改善电能质量,提高电网稳定性的目的,在实现削峰填谷运行工况下,充分发挥和提高设备利用率。
Description
技术领域
本发明属于智能配电技术领域,具体涉及一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法。
背景技术
随着社会的发展,电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源。实际上,在2015年底,全国14亿人民完全通电,我国实现了全民通电。截至2018年底,当全世界发电量增速仅为3.7%时,中国却以8.4%的迅猛增速领跑全球,全年发电量达到71118亿千瓦时,几乎是以“一己之力”生产了全球超过1/4的电量。电力在中国乃至全球都已经成为经济发展的一个重要标志,而随着技术的发展,在“电能替代”的发展热潮中,电能对人们日常生活的影响越来越大。
电能对人们生活的影响日益加大,相应的,人们对电能的需求也日益增大,在用电规律大致相同的城市或街区,极易出现用供电峰谷差大的现象,在用电高峰期电网发电和供电设备供电能力不足,而负荷用电低谷期出现大量富余,尤其在新能源大规模接入的电网中,出现大量弃风弃光现象。而传统通过新建、扩建来增大备用容量的方法,一方面建设周期长,另一方面,在负荷低谷期的投入收益效率极低,同时,这也是对能源和设备的一种浪费。利用储能的有功和无功快速吞吐能力,参与电网的削峰填谷平衡已成为一个解决电网运行负荷峰谷差大问题的有效方案。利用储能在负荷高峰期对电网放电,实现负荷的就地平衡,在负荷低谷期时,储能从电网充电,进一步抬高最低负荷情况,从而降低电网负荷的峰谷差。一方面可改善电网峰谷差大等问题造成的电网运行稳定性问题,另一方面,还可提高电网设备利用率,提高电网运行经济性。但是,传统的有功-无功备用不足,容易带来电网安全稳定性问题,或因设备的闲置而造成的浪费。
储能对于中国能源转型具有战略意义,储能的多重价值需要通过改革创新来发现,国家能源局一直高度重视发展储能,积极推动市场化改革,不断完善体制机制,努力营造技术创新和产业发展的良好环境,在政府部门和产业力量的共同努力下,我国储能技术与产业正在稳步发展。实际上,作为泛在电力物联网的重要组成,储能电站与传统变电站融合,并赋予数据站的作用,这就是人们所说的“三站合一”。储能电站具有快速充放电速度,无论是有功功率、还是无功功率,其充放过程,其控制精确,应用便捷灵活,利用储能电站实现电网削峰填谷,对其进行优化配置,可充分利用电网设备资源,提高电网运行安全性。
发明内容
针对现有技术中有功-无功备用不足带来的电网安全稳定性问题,或因设备的闲置而造成的浪费的技术问题,本发明的目的在于提供一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,通过电网的实时状态(包括日负荷,清洁能源发电,联络线功率),结合电网调峰能力分析,对储能需求进行分析和配置,目的是利用储能改善和调节电网峰谷差,降低负荷峰谷差对电网运行安全稳定运行造成的压力,提高电网接纳新能源的能力,同时提高电网设备利用率。
为了达到上述目的,本发明提供以下技术方案:一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,包括以下步骤:
S1.获取电网的实时状态及历史负荷数据,所述实时状态包括负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace,数据采样周期为T;
S2.对电网数据进行分析,计算净负荷峰谷差率β,得到该电网的调峰时间窗口α;
S3.根据步骤S1中所得电网的实时状态,结合步骤S2中所得净负荷峰谷差率β,依据储能配置原则,选定满足设定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能功率需求进行配置;
S4.根据步骤S3中所得配置后的储能需求功率,结合步骤S2中所得调峰时间窗口α,完成储能系统的容量需求配置。
涉及的公式推导过程:
净负荷=日负荷-新能源发电并网功率-电网联络线功率;
净负荷峰谷差率β=净负荷峰谷差/最大净负荷;
配置储能后,则:
净负荷峰谷差率β=[(最大净负荷-储能功率需求)-(最小净负荷+储能功率需求)]/(最大净负荷-储能功率需求);
这里是利用净负荷峰谷差率求解储能功率需求的思路,首先通过方法确定,再利用该公式求解储能功率需求;
Pmax为最大净负荷;Pmin为最小净负荷;Pbattery为储能功率需求;
在一个具体的实施方式中,步骤S2中,所述的净负荷峰谷差率β,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:结合历史数据分析电网的调峰深度,从电网获取其运行状态下的调峰深度,并设置为净负荷峰谷差率,即β=β1,通常取值为50%;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:净负荷峰谷差率β=β2=[(最大净负荷-储能功率需求)-(最小净负荷+储能功率需求)]/(最大净负荷-储能功率需求)。
在一个具体的实施方式中,步骤S2中,所述电网的调峰时间窗口α,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:电网的调峰时间α1为负荷曲线的午高峰时间,从电网获取其运行状态下的午高峰时间,并设置为α(α=α1)小时,通常取值为4;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:根据电网的负荷数据进行日持续负荷数据,统计分析负荷超过80%的最大负荷值Pmax的时间长度,设置为α2,设置为α(α=α2)小时。
在一个具体的实施方式中,步骤S3中,所述依据储能配置原则,选定满足设定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能功率需求进行配置,具体为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:
当净负荷峰谷差率为50%时,储能功率需求Pbattery=(Pmax-2Pmin)/3;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:
Pmax为最大负荷值;Pmin为最小负荷值;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ。
在一个具体的实施方式中,步骤S4中,所述储能系统的容量需求配置,具体为:
储能系统的容量需求Erate=Prate*α。
本发明还提供一种电池储能系统,该储能系统利用了所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,对储能参与电网调峰应用的容量进行优化配置,在实际电网应用中,利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电,自主出力或吸收电网能量,实现储能其调峰作用,起到改善电能质量,提高电网稳定性的目的。
进一步,所述电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网,控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令,控制电池储能系统充/放电以完成该储能的配置调峰过程。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明通过采集电网状态信息参量(包括负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace),基于所述的电网状态及数据获得净负荷峰谷差率,确定储能的功率配置方法和准则,并基于电网的调峰时间窗口,对储能参与电网调峰应用的容量进行确定,具体可根据电网数据及状态采用推算法或精确数学计算法,确定储能功率和容量的配置,并在实际电网应用中,利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电,自主出力或吸收电网能量,实现储能的调峰作用,起到改善电能质量,提高电网稳定性的目的,在实现削峰填谷运行工况下,充分发挥和提高设备利用率。
本发明方法结合电网实际运行数据,对电网的调峰深度和调峰时间长度进行确定,可操作性强,应用范围广。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为电网日负荷曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的说明。
实施例1
本发明的主要思路是:利用电网的实时状态(包括日负荷,清洁能源发电,联络线功率等数据情况),结合电网调峰能力分析,对储能需求进行分析和配置。利用储能改善和调节电网峰谷差,降低负荷峰谷差对电网运行安全稳定运行造成的压力,提高电网接纳新能源的能力,同时,提高电网设备利用率。避免因传统的有功-无功备用不足带来的电网安全稳定性问题,或因设备的闲置而造成的浪费。
一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,如图1所示,包括以下几个步骤:
步骤1:从电网获取的实时负荷及新能源、联络线功率等的数据及信息状态(负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace)及历史负荷数据,其中,获取数据采样周期为T,图2为电网日负荷曲线图;
步骤2:利用电网的历史负荷数据进行分析,计算净负荷峰谷差率β,得到该电网的调峰时间窗口α;
步骤3:根据步骤1中从电网获取的负荷及新能源、联络线功率等的状态数据及信息(具体包括负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace),结合步骤2中所得到的净负荷峰谷差率β,根据所提的储能配置原则,选定满足一定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能需求的功率值进行配置;
步骤4:根据步骤3中所得到的储能需求功率,结合步骤2中所分析得到的调峰时间窗口完成储能系统的容量需求配置。
净负荷峰谷差率β,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:结合历史数据分析电网的调峰深度,从电网获取其运行状态下的调峰深度,并设置为净负荷峰谷差率,即β=β1,通常取值为50%;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:净负荷峰谷差率β=β2=[(最大净负荷-储能功率需求)-(最小净负荷+储能功率需求)]/(最大净负荷-储能功率需求)。
电网的调峰时间窗口α,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:电网的调峰时间α1为负荷曲线的午高峰时间,从电网获取其运行状态下的午高峰时间,并设置为α(α=α1)小时,通常取值为4;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:根据电网的负荷数据进行日持续负荷数据,统计分析负荷超过80%的最大负荷值Pmax的时间长度,设置为α2,设置为α(α=α2)小时。
依据储能配置原则,选定满足设定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能功率需求进行配置,具体为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:
当净负荷峰谷差率为50%时,储能功率需求Pbattery=(Pmax-2Pmin)/3;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:
Pmax为最大负荷值;Pmin为最小负荷值;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ。
储能系统的容量需求配置,具体为:
储能系统的容量需求Erate=Prate*α。
本发明还提供一种电池储能系统,该储能系统利用了所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,对储能参与电网调峰应用的容量进行优化配置,在实际电网应用中,利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电,自主出力或吸收电网能量,实现储能其调峰作用,起到改善电能质量,提高电网稳定性的目的。
电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网,控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令,控制电池储能系统充/放电以完成该储能的配置调峰过程。
本发明提出一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,利用电网的实时状态(包括日负荷,清洁能源发电,联络线功率等数据情况),结合电网调峰能力分析,对储能需求进行分析和配置,利用储能改善和调节电网峰谷差,降低负荷峰谷差对电网运行安全稳定运行造成的压力,提高电网接纳新能源的能力,同时,提高电网设备利用率;避免因传统的有功-无功备用不足带来的电网安全稳定性问题,或因设备的闲置而造成的浪费。
以上所述仅是本发明的典型实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.获取电网的实时状态及历史负荷数据,所述实时状态包括负荷数据Pload(t)、新能源发电并网功率Pnew、电网联络线功率Pace,数据采样周期为T;
S2.对电网数据进行分析,计算净负荷峰谷差率β,得到该电网的调峰时间窗口α;
S3.根据步骤S1中所得电网的实时状态,结合步骤S2中所得净负荷峰谷差率β,依据储能配置原则,选定满足设定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能功率需求进行配置;
S4.根据步骤S3中所得配置后的储能需求功率,结合步骤S2中所得调峰时间窗口α,完成储能系统的容量需求配置。
2.根据权利要求1所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,其特征在于,步骤S2中,所述的净负荷峰谷差率β,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:结合历史数据分析电网的调峰深度,从电网获取其运行状态下的调峰深度,并设置为净负荷峰谷差率,即β=β1,通常取值为50%;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:净负荷峰谷差率β=β2=[(最大净负荷-储能功率需求)-(最小净负荷+储能功率需求)]/(最大净负荷-储能功率需求)。
3.根据权利要求1所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,其特征在于,步骤S2中,所述电网的调峰时间窗口α,计算方式为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:电网的调峰时间α1为负荷曲线的午高峰时间,从电网获取其运行状态下的午高峰时间,并设置为α(α=α1)小时,通常取值为4;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:根据电网的负荷数据进行日持续负荷数据,统计分析负荷超过80%的最大负荷值Pmax的时间长度,设置为α2,设置为α(α=α2)小时。
4.根据权利要求2所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,其特征在于,步骤S3中,所述依据储能配置原则,选定满足设定置信水平下的功率调节需求,对该电网储能功率需求进行配置,具体为:
1)第一种情况:存在电网的调峰深度经验的场景下,采用该方式,设置其调峰深度为净负荷峰谷差率;
采用经验推算法:
当净负荷峰谷差率为50%时,储能功率需求Pbattery=(Pmax-2Pmin)/3;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ;
2)第二种情况:在无电网的调峰深度经验数据的场景下,可采取该方法,依据具体精确运行数据进行计算;
采用数学计算法:
Pmax为最大负荷值;Pmin为最小负荷值;
置信度为γ,取值为80%,对电网储能功率需求进行配置;
Prate=Pbattery*γ。
5.根据权利要求1所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,其特征在于,步骤S4中,所述储能系统的容量需求配置,具体为:
储能系统的容量需求Erate=Prate*α。
6.一种电池储能系统,该储能系统采用权利要求1-5中任一项所述储能参与电网调峰应用的容量优化配置方法,对储能参与电网调峰应用的容量进行优化配置,在实际电网应用中,利用电池储能系统经储能逆变器并网充放电,自主出力或吸收电网能量,实现储能其调峰作用,起到改善电能质量,提高电网稳定性的目的。
7.根据权利要求6所述的电池储能系统,其特征在于,所述电池储能系统由PCS逆变器控制经由断路器并入电网,控制电池储能系统的功率指令和充/放电指令,控制电池储能系统充/放电以完成该储能的配置调峰过程。
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