CN112018798B - 区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律运行方法 - Google Patents

区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律方法，该方法包括：基于配电网自律管控思想，确定配电网自律运行调控模式，从短、中及长时间尺度建立描述配电网区域自律运行指标模型及相关计算方法，确定短时间尺度储能站功率扰动的平抑方法及基于储能、需求侧响应和网络重构手段的中、长时间尺度配电网自律运行方法，为合理调节储能站荷电状态，确定改善荷电状态的区域储能电站修正方法，利用本发明提供的新能源配电网利用储能站及可控资源实施区内自律运行方法不仅能够降低新能源发电随机不确定性导致配电网对主电网的强烈功率扰动，还能进一步提高电力系统新能源多层次有序消纳能力。

Description

区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律运行方法
技术领域
本发明涉及配电网运行与控制技术领域，具体来说，涉及一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律运行方法。
背景技术
当前，新能源发电已进入规模化应用阶段，大量分布式风、光新能源涌入配电网。新能源出力的随机波动性引起配电网严重的功率扰动，不但影响配电网自身的电压质量，而且大量扰动传导至主网将增加主网的运行压力。因此，从全网角度对功率扰动在输配电各层次进行合理分担、有序消纳，是解决新能源大规模并网的必要手段。
而目前关于解决新能源并网带来的功率扰动问题的研究主要集中于配电网源-荷-储协调运行及优化配置方法，属于被动治理范畴，尚未有针对如何利用储能站参与平抑功率扰动从而使配电网自治与自律运行的相关研究。
发明内容
针对大规模新能源发电接入造成的功率扰动问题，本发明提出一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律运行方法。分别从短、中及长时间尺度建立描述配电网区域自律运行指标及相关计算方法，以配电网自律运行指标为判据，提出短时间尺度储能站功率扰动的平抑方法及基于储能、需求侧响应和网络重构手段的中、长时间尺度配电网自律运行方法。进一步地，为合理调节储能站荷电状态，提出改善荷电状态的区域储能站修正方法。本发明不仅能够降低新能源发电随机不确定性导致配电网对主电网的强烈功率扰动，还能进一步提高电力系统新能源多层次有序消纳能力。
本发明提供了如下技术方案：
一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律方法，包括以下步骤：
步骤S1，确定多时间尺度配电网自律运行指标，所述指标包括：短时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率爬坡率、长时间尺度功率扰动幅值；
其中，所述短时间尺度功率扰动幅值为表征配电网关口功率短时间尺度扰动量幅值的限制指标，短时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000021
为k1个关口功率采样值的算数平均
Figure BDA0002656877530000022
则短时间尺度功率扰动量为
Figure BDA0002656877530000023
所述中时间尺度功率扰动幅值为表征在自动发电控制调节尺度上功率扰动量幅值限制指标；中时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000024
为k2个短时间尺度平滑分量的算数平均
Figure BDA0002656877530000025
则中时间尺度功率扰动量为
Figure BDA0002656877530000026
所述中时间尺度功率爬坡率为表征在AGC调节尺度上功率扰动变化率限制指标，以防止功率扰动梯度过大使AGC机组爬坡能力不足；所述中时间尺度功率爬坡率为
Figure BDA0002656877530000027
所述长时间尺度功率扰动限值为表征配电网净负荷在长时间尺度上的功率峰谷限值；所述长时间尺度功率扰动量
Figure BDA0002656877530000028
为中时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000029
配电网自律运行指标的约束为：
Figure BDA00026568775300000210
其中，P(k)为配电网按一定采样率实时采集关口功率得到的功率序列，k为时间序列间隔，k＝0,1,……，T；Ts为短时间尺度的上边界，Ts＝k1T，Tm为中时间尺度的上边界，Tm＝k2Ts，短时间尺度信号的时间尺度范围为[T,Ts]，中时间尺度信号的范围为[Ts,Tm]，长时间尺度信号范围为Tl＞Tm；
Figure BDA0002656877530000031
为短时间尺度的平滑分量，
Figure BDA0002656877530000032
为短时间尺度功率扰动量，
Figure BDA0002656877530000033
为中时间尺度的平滑分量，
Figure BDA0002656877530000034
为中时间尺度功率扰动量，ΔPm(k)为中时间尺度功率爬坡率，
Figure BDA0002656877530000035
为长时间尺度功率扰动量；短时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率扰动幅值、长时间尺度功率扰动幅值的指标限值分别为δs、δm和δl，
Figure BDA0002656877530000036
和
Figure BDA0002656877530000037
分别为δl的上下限，中时间尺度功率爬坡率限值为εm；
步骤S2，配电网功率扰动量分配，包括：
按主电网最大可承受功率扰动来约束各个配电网的扰动总排放，主电网最大可承受功率扰动按各配电网的容量占比进行分配
Figure BDA0002656877530000038
其中，
Figure BDA0002656877530000039
为t时刻第j个配电网功率扰动量；
Figure BDA00026568775300000310
为主电网最大可承受功率扰动量，
Figure BDA00026568775300000311
为t时刻主电网最大可承受功率扰动量，SD.j为与主电网连接的第j个配电网的容量，SG为主电网总容量；
步骤S3，短时间尺度区域储能站自主功率平抑，包括：
储能站实时检测关口功率并提取短时间尺度功率扰动量
Figure BDA00026568775300000312
其中正功率扰动为
Figure BDA00026568775300000313
即功率传输方向为配电网至主电网，负功率扰动为
Figure BDA00026568775300000314
即功率传输方向为主电网至配电网；在满足储能站约束的基础上，根据所述配电网自律运行指标的约束，将
Figure BDA00026568775300000315
与短时间尺度功率扰动幅值的指标限值δs进行比较，若
Figure BDA00026568775300000316
储能站充电，充电功率为
Figure BDA00026568775300000317
若
Figure BDA00026568775300000318
储能站放电，放电功率为
Figure BDA00026568775300000319
从而达到有限平抑功率扰动的效果；
步骤S4，以中长时间尺度自律运行指标为判定条件，当配电网的关口功率超过指标限值时，利用区域储能站充放电、需求侧响应调用及网络重构进行协同自律调节；
其中，所述中长时间尺度自律运行指标包括：中时间尺度功率扰动幅值、长时间尺度功率扰动幅值及中时间尺度功率爬坡率三项指标，区域储能站充放电及需求侧响应调用作为参与配电网中长时间尺度自律运行调节手段，网络重构仅作为长时间尺度自律运行调节手段。
优选地，中长时间尺度下，所述区域储能站充放电包括：
将
Figure BDA0002656877530000041
与中时间尺度功率扰动幅值的指标限值δm进行比较，当
Figure BDA0002656877530000042
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＜SOCmax，优先储能站充电，储能站充电不足以平抑扰动时再调用DR作为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的充电功率为：
Figure BDA0002656877530000043
当
Figure BDA0002656877530000044
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＞SOCmin，优先储能站放电，以 DR为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的放电功率为：
Figure BDA0002656877530000045
其中，
Figure BDA0002656877530000046
为配电台区管理系统实时检测关口功率并提取的中时间尺度功率扰动量；
Figure BDA0002656877530000047
为中时间尺度正向功率扰动，即功率传输方向为配电网至主网；
Figure BDA0002656877530000048
为中时间尺度负功率扰动，即功率传输方向为主电网至配电网；cESS为单位容量储能调用成本，cDR为单位容量DR调用成本； Pc(k)和Pc,max为k时段储能充电功率及上限；Pd(k)和Pd,max为k时段储能放电功率及上限；PDR(k)为k时段DR调用功率；
中长时间尺度下，需求侧响应调用，包括：
当
Figure BDA0002656877530000049
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，优先调用可转移负荷，此时DR调用量为：
Figure BDA0002656877530000051
储能站作为补充，否则执行储能站充放电方法；
当
Figure BDA0002656877530000052
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，调用可中断负荷和可转移负荷，调用容量为：
Figure BDA0002656877530000053
最大可调用功率PDR,max＝PIL,max+PTL,max；
其中，PTL(t)、PTL,max分别为可转移负荷调用功率及其最大值，PIL(t)、 PIL,max分别为可中断负荷调用功率及其最大值；
中长时间尺度下，所述网络重构包括：
在满足开关动作次数及状态约束的基础上，若
Figure BDA0002656877530000054
则进行网络重构，闭合本区域开关，同时断开相邻区域开关，将部分支路负荷移入本配电网；
若
Figure BDA0002656877530000055
则进行网络重构，断开本区域开关，同时闭合相邻区域开关，将部分支路负荷移出本配电网。
优选地，还包括步骤S5，改善状态的区域储能电站修正；
所述区域储能电站修正包括：
当SOC(t)>SOCper时，储能放电，放电电量为SOC(t)-SOCper，即，使未超标的放电功率扰动也参与平抑；
当SOC(t)<SOCper时，储能充电，充电电量为SOCper-SOC(t)，即，使未超标的充电功率扰动储能也参与平抑，从而改善储能的SOC；
其中，SOCper为储能理想荷电状态，SOC(t)为t时刻储能实际荷电状态；若t时刻配电网区域自律运行指标均未越限，通过判断t时刻储能实际荷电状态与理想核电状态对储能充放电行为进行进一步调整。
本发明的有益效果包括：
本发明从配电网自治与独立运行角度，提出的配电网自律运行指标，能够精准刻画实际电网运行的短、中及长时间尺度下配电网关口功率扰动程度；同时，本发明从多时间尺度及配电网自律运行角度，提出的短时间尺度储能站功率扰动自主平抑方法及中、长时间尺度配电网多手段协同自律运行方法，能够从秒级、分钟级及小时级时间尺度对配电网关口功率扰动进行平抑，与调控前相比，功率扰动大幅减少，关口曲线趋于平稳，峰谷差得到有效降低。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的储能站短时间尺度自主平抑功率扰动调节模式图；
图2是根据本发明实施例的中、长时间尺度配电网自律运行方法流程图；
图3是根据本发明实施例的配电网网络结构图；
图4是根据本发明实施例的配电网关口功率数据曲线图；
图5是根据本发明实施例的长时间尺度功率峰谷值越限情况示意图；
图6是根据本发明实施例的中时间尺度爬坡率越限情况示意图；
图7是根据本发明实施例的短时间尺度功率扰动越限情况示意图；
图8是根据本发明实施例的长时间尺度可控资源调控结果示意图；
图9是根据本发明实施例的网络重构开关状态示意图；
图10是根据本发明实施例的中时间尺度可控资源调控结果示意图；
图11是根据本发明实施例的短时间尺度储能调控结果示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1和图2所示，其示出了本发明实施例的一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1，确定多时间尺度配电网自律运行指标，主要包括：
配电网按一定采样率实时采集关口功率。设该功率序列为P(k)，k＝0, 1,……，T为时间序列间隔；另设短时间尺度的上边界为Ts＝k1T，中时间尺度的上边界为Tm＝k2Ts，则短时间尺度信号的时间尺度范围为[T,Ts]，中时间尺度信号的范围为[Ts,Tm]，长时间尺度信号范围为Tl＞Tm。采用滚动平均法计算各时间尺度分量。
(1)短时间尺度功率扰动幅值：
表征配电网关口功率短时间尺度扰动量幅值的限制指标，该指标不应超过主电网的指标要求。短时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000071
为k1个关口功率采样值的算数平均
Figure BDA0002656877530000072
则短时间尺度功率扰动量为
Figure BDA0002656877530000073
(2)中时间尺度功率扰动幅值：
表征在自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)调节尺度上功率扰动量幅值限制指标。中时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000081
为k2个短时间尺度平滑分量的算数平均
Figure BDA0002656877530000082
则中时间尺度功率扰动量为
Figure BDA0002656877530000083
(3)中时间尺度功率爬坡率：
表征在AGC调节尺度上功率扰动变化率限制指标，以防止功率扰动梯度过大使AGC机组爬坡能力不足。中时间尺度功率爬坡率为
Figure BDA0002656877530000084
(4)长时间尺度功率扰动限值：
表征配电网净负荷在长时间尺度上的功率峰谷限值。长时间尺度功率扰动量
Figure BDA0002656877530000085
为中时间尺度的平滑分量
Figure BDA0002656877530000086
设各时间尺度功率扰动的指标限值分别为δs、δm和δl(
Figure BDA0002656877530000087
和
Figure BDA0002656877530000088
分别为δl的上下限)，中时间尺度功率爬坡率限值为εm，配电网自律运行指标的约束可表示为：
Figure BDA0002656877530000089
各时间尺度的边界可根据主电网的响应特性设定，不同电网的时间尺度边界值会有差异，应视电网的具体情况而定。短时间尺度的功率扰动的指标限值主要取决于所在电网AGC的控制周期，一般取值0.5～1MW/0.5s。中时间尺度与长时间尺度的边界值取决于发电调度周期，调度周期及以上尺度的功率波动可以通过三次调节来平衡，在中时间尺度上的AGC主要承担低于调度周期的扰动量，一般取值为2～3MW/20s，爬坡率限值为3～4MW/20s；长时间尺度功率扰动限值一般取8～10MW/10min。
步骤S2，确定配电网功率扰动量分配方法，主要包括：
按主电网最大可承受功率扰动来约束各个配电网的扰动总排放。设主电网最大可承受功率扰动为
Figure BDA0002656877530000091
与主电网连接的第j个配电网的容量为 SD.j，主电网最大可承受功率扰动可按各配电网的容量占比进行分配，如式(8)所示：
Figure BDA0002656877530000092
其中，
Figure BDA0002656877530000093
为t时刻第j个配电网功率扰动量；
Figure BDA0002656877530000094
为t时刻主电网最大可承受功率扰动量；SG为主电网总容量。
步骤S3，确定储能站短时间尺度自主平抑方法，主要包括：
短时间尺度功率扰动完全由区域储能站本地自主平抑。储能站实时检测关口功率并提取短时间尺度功率扰动量
Figure BDA0002656877530000095
其中正功率扰动为
Figure BDA0002656877530000096
即功率传输方向为配电网至主电网，负功率扰动为
Figure BDA0002656877530000097
即功率传输方向为主电网至配电网。在满足储能站相关约束基础上，根据式(7)，将
Figure BDA0002656877530000098
与短时间尺度功率扰动指标限值δs进行比较，若
Figure BDA0002656877530000099
储能站充电，充电功率为
Figure BDA00026568775300000910
若
Figure BDA00026568775300000911
储能站放电，放电功率为
Figure BDA00026568775300000912
从而达到有限平抑功率扰动的效果。
步骤S4，确定基于区域储能站、需求侧响应和网络重构手段的中、长时间尺度配电网自律运行方法，主要包括：
以中、长时间尺度自律运行指标为判定条件，当配电网的关口功率超过指标限值时，利用辖区储能、可控负荷及网络重构等资源进行协同自律调节。中长时间尺度功率扰动指标包括中、长时间尺度功率扰动幅值及中时间尺度功率爬坡率三项指标，上述指标越限可单独出现亦可同时出现，可采用同一自律运行方法进行平抑。考虑到储能站、DR(demandresponse，需求侧响应)和网络重构的调用频率和灵活性差异，储能站充放电及DR调用均可作为参与配电网中长时间尺度自律运行调节手段，网络重构仅作为长时间尺度自律运行调节手段。
以中时间尺度为例，配电台区管理系统实时检测关口功率并提取中时间尺度功率扰动量
Figure BDA0002656877530000101
设中时间尺度正向功率扰动为
Figure BDA0002656877530000102
即功率传输方向为配电网至主网；负功率扰动为
Figure BDA0002656877530000103
即功率传输方向为主电网至配电网。
(1)储能站充放电方法
考虑到储能及DR调用成本差异性，设单位容量储能调用成本为cESS，单位容量DR调用成本为cDR。将
Figure BDA0002656877530000104
与中时间尺度功率扰动幅值的指标限值δm进行比较，当
Figure BDA0002656877530000105
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＜SOCmax，优先储能站充电，储能站充电不足以平抑扰动时再调用DR作为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的充电功率如式(9)所示；当
Figure BDA0002656877530000106
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＞SOCmin，优先储能站放电，以DR为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的放电功率如式 (10)所示。
Figure BDA0002656877530000107
Figure BDA0002656877530000108
其中，Pc(k)和Pc,max为k时段储能充电功率及上限；Pd(k)和Pd,max为k时段储能放电功率及上限；PDR(k)为k时段DR调用功率。
(2)DR调用方法
设可转移负荷调用功率及其最大值分别为PTL(t)、PTL,max，可中断负荷调用功率及其最大值分别为PIL(t)、PIL,max。当
Figure BDA0002656877530000109
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，优先调用可转移负荷，此时DR调用量如式(11)所示，储能站作为补充，否则执行储能站充放电方法；当
Figure BDA00026568775300001010
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，调用可中断负荷和可转移负荷，调用容量如式(12)所示，最大可调用功率PDR,max＝PIL,max+PTL,max。
Figure BDA0002656877530000111
Figure BDA0002656877530000112
长时间尺度功率扰动和中时间尺度爬坡率的储能站充放电和DR调用方法亦如上述，不再赘述。
(3)网络重构方法
网络重构可作为参与配电网长时间尺度自律运行的调节手段，对部分负荷供电区域进行调整。其中，参与重构的负荷区域分为两种，一种以常闭开关与本区域配网相连，可断开开关将此区域负荷移出本配电网；另一种则以常开开关与本配网相连，可闭合开关将部分负荷接入本区域配电网。在满足开关动作次数及状态约束的基础上，若
Figure BDA0002656877530000113
则进行网络重构，闭合本区域开关，同时断开相邻区域开关，将部分支路负荷移入本配电网；若
Figure BDA0002656877530000114
则进行网络重构，断开本区域开关，同时闭合相邻区域开关，将部分支路负荷移出本配电网。因重构开关的固定，网络重构调节手段每次只能调节固定功率，不能灵活性的完成调节目标，因此需配合其他灵活调节手段对配电网进行协同自律调节。
步骤S5，改善荷电状态的区域储能电站修正方法，主要包括：
设储能理想荷电状态为SOCper，t时刻储能实际荷电状态为SOC(t)。若t时刻配电网区域自律运行指标均未越限，通过判断t时刻储能实际荷电状态与理想核电状态对储能充放电行为进行进一步调整。当 SOC(t)>SOCper时，储能放电，此时储能的放电电量为SOC(t)-SOCper，即使未超标的放电功率扰动也参与平抑；当SOC(t)<SOCper时，储能充电，充电电量为SOCper-SOC(t)，即使未超标的充电功率扰动储能也参与平抑，从而改善储能的SOC。通过上述储能充放电行为的进一步调整，使配电网自律运行指标未超限时尽可能可能维持运行在理想荷电状态，以便具备足够容量应对自律指标超限时刻。
另外，具体的，仿真验证包括：以某实际区域配电网为例进行仿真分析。区域配电网结构如图3所示。风力及负荷数据自该区域历史风力及负荷实际调研数据。
(1)不同时间尺度配电网自律运行指标越限分析
不同时间尺度配电网关口实测功率曲线图如图4所示。
根据该典型日24小时并网功率采样数据，由自律指标计算方法，计算长时间时间尺度下各时段的功率扰动，得出短、中及长时间尺度配电网自律指标越限情况示意图如图5-图7所示。
由图5-图7分析可知，长时间尺度并网功率主要分布于-8MW至-3MW 区间范围内，多数时段并网功率满足长时间尺度自律运行指标限值要求，各时段内存在少部分越限时段，峰值最大值为-1.98MW，谷值最大值为 -10.38MW；中时间尺度功率扰动主要分布于-1MW至1MW区间范围内，多数时段功率扰动满足中时间尺度自律运行指标要求，各周期内存在少部分越限时段，正功率扰动最大值为1.8MW，负功率扰动最大值为-2.4MW；中时间尺度爬坡速率主要分布于-2MW至2MW区间范围内，多数时段爬坡速率满足中时间尺度自律运行指标限值要求，各时段内存在少部分越限时段，正爬坡速率最大值为3.4MW，负爬坡速率最大值为-3.6MW；短时间尺度功率扰动主要分布于-0.5MW至0.5MW区间范围内，多数时段功率扰动满足短时间尺度自律运行指标限值要求，各时段内存在少部分越限时段，正功率扰动最大值为1.2MW，负功率扰动最大值为-0.8MW。
(2)不同时间尺度配电网自律运行调控结果分析
根据配电网自律运行方法，对一天24小时144个时段功率峰谷值进行调节，得到长时间尺度下储能及DR调控结果和重构开关状态(0为断开，1为闭合)分别如图8、图9所示。
由图8和图9分析可知，0-4h功率扰动越下限，首先考虑网络重构，闭合开关2接入其他区域负荷。且此时DR调用成本相比储能较低，故优先调用可转移负荷，仅在个别时段由于DR达到上限而调用储能平抑功率扰动。8-10h功率扰动越上限，首先考虑网络重构断开开关1移出本区域配电网。且此时DR调用成本仍比储能低，故优先调用可中断负荷，在DR 达到调节上限时调用储能放电。16-20h功率扰动越上限，重构开关1应断开移出本区域负荷。且DR调用成本达到临界值，故此后优先调用储能放电进行调节，储能不足时调用可转移负荷辅助调节。20h以后功率扰动较小，且储能消耗较大，因此储能以恒定功率充电来恢复理想荷电状态。
根据中时间尺度配电网自律运行方法，针对中时间尺度越限情况利用储能和DR进行调节，得到30分钟内90个时段可控资源调用结果如图10 所示。
由图10分析可知，所选时段中储能为主要调控手段，DR仅于18分 40秒、25分钟这两个时段参与调节。原因为，中时间尺度所选时段为 18-18.5h，位于一天内DR调用总量超过14.87MW的时段，此时储能调用成本更低，优先调用储能；功率扰动基本处于-1MW至1MW，不超过储能充放电功率限值。因此，此时段中时间尺度主要利用储能进行调节，DR 仅于较少的储能不足时段参与调节，且在不越限时储能以恒定功率充放电来恢复理想荷电状态。
根据短时间尺度配电网自律运行方法，对短时间尺度越限情况利用储能进行调节，得到1分钟内120个时段储能调用结果如图11所示。
由图11分析可知，短时间尺度功率扰动调节频繁，发生功率扰动越限时仅采用储能进行调节，在不越限时储能以恒定功率充放电来恢复理想荷电状态。
综上所述，本发明提供的上述技术方案中，通过利用储能站及可控资源实施区内自律管控的输配协调消纳，不仅能够降低新能源发电随机不确定性导致配电网对主电网的强烈功率扰动，而且能够进一步提高电力系统新能源多层次有序消纳能力。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种区域储能站参与扰动平抑的配电网多时间尺度自律方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，确定多时间尺度配电网自律运行指标，所述指标包括：短时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率爬坡率、长时间尺度功率扰动限值；
其中，所述短时间尺度功率扰动幅值为表征配电网关口功率短时间尺度扰动量幅值的限制指标，短时间尺度的平滑分量
Figure FDA0003468669010000011
为k1个关口功率采样值的算数平均
Figure FDA0003468669010000012
则短时间尺度功率扰动量为
Figure FDA0003468669010000013
所述中时间尺度功率扰动幅值为表征在自动发电控制调节尺度上功率扰动量幅值限制指标；中时间尺度的平滑分量
Figure FDA0003468669010000014
为k2个短时间尺度平滑分量的算数平均
Figure FDA0003468669010000015
则中时间尺度功率扰动量为
Figure FDA0003468669010000016
所述中时间尺度功率爬坡率为表征在AGC调节尺度上功率扰动变化率限制指标，以防止功率扰动梯度过大使AGC机组爬坡能力不足；所述中时间尺度功率爬坡率为
Figure FDA0003468669010000017
所述长时间尺度功率扰动限值为表征配电网净负荷在长时间尺度上的功率峰谷限值；长时间尺度功率扰动量
Figure FDA0003468669010000018
为中时间尺度的平滑分量
Figure FDA0003468669010000019
配电网自律运行指标的约束为：
Figure FDA00034686690100000110
其中，P(k)为配电网按一定采样率实时采集关口功率得到的功率序列，k为时间序列间隔，k＝0,1,……，T；Ts为短时间尺度的上边界，Ts＝k1T，Tm为中时间尺度的上边界，Tm＝k2Ts，短时间尺度信号的时间尺度范围为[T,Ts]，中时间尺度信号的时间尺度范围为[Ts,Tm]，长时间尺度信号的时间尺度范围为Tl＞Tm；
Figure FDA0003468669010000021
为短时间尺度的平滑分量，
Figure FDA0003468669010000022
为短时间尺度功率扰动量，
Figure FDA0003468669010000023
为中时间尺度的平滑分量，
Figure FDA0003468669010000024
为中时间尺度功率扰动量，ΔPm(k)为中时间尺度功率爬坡率；
Figure FDA0003468669010000025
为长时间尺度功率扰动量；短时间尺度功率扰动幅值、中时间尺度功率扰动幅值、长时间尺度功率扰动限值的指标限值分别为δs、δm和δl，
Figure FDA0003468669010000026
和
Figure FDA0003468669010000027
分别为δl的上下限，中时间尺度功率爬坡率的指标限值为εm；
步骤S2，配电网功率扰动量分配，包括：
按主电网最大可承受功率扰动来约束各个配电网的扰动总排放，主电网最大可承受功率扰动按各配电网的容量占比进行分配
Figure FDA0003468669010000028
其中，
Figure FDA0003468669010000029
为t时刻第j个配电网功率扰动量；
Figure FDA00034686690100000210
为主电网最大可承受功率扰动量，
Figure FDA00034686690100000211
为t时刻主电网最大可承受功率扰动量，SD.j为与主电网连接的第j个配电网的容量，SG为主电网总容量；
步骤S3，短时间尺度区域储能站自主功率平抑，包括：
储能站实时检测关口功率并提取短时间尺度功率扰动量
Figure FDA00034686690100000212
其中正功率扰动为
Figure FDA00034686690100000213
即功率传输方向为配电网至主电网，负功率扰动为
Figure FDA00034686690100000214
即功率传输方向为主电网至配电网；在满足储能站约束的基础上，根据所述配电网自律运行指标的约束，将
Figure FDA00034686690100000215
与短时间尺度功率扰动幅值的指标限值δs进行比较，若
Figure FDA00034686690100000216
储能站充电，充电功率为
Figure FDA00034686690100000217
若
Figure FDA00034686690100000218
储能站放电，放电功率为
Figure FDA00034686690100000219
从而达到有限平抑功率扰动的效果；
步骤S4，以中长时间尺度自律运行指标为判定条件，当配电网的关口功率超过指标限值时，利用区域储能站充放电、需求侧响应调用及网络重构进行协同自律调节；
其中，所述中长时间尺度自律运行指标包括：中时间尺度功率扰动幅值、长时间尺度功率扰动限值及中时间尺度功率爬坡率三项指标，区域储能站充放电及需求侧响应调用作为参与配电网中长时间尺度自律运行调节手段，网络重构仅作为长时间尺度自律运行调节手段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中长时间尺度下，所述区域储能站充放电包括：
将
Figure FDA0003468669010000031
与中时间尺度功率扰动幅值的指标限值δm进行比较，当
Figure FDA0003468669010000032
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＜SOCmax，优先储能站充电，储能站充电不足以平抑扰动时再调用DR作为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的充电功率为：
Figure FDA0003468669010000033
当
Figure FDA0003468669010000034
时，若cESS≤cDR且SOC(t)＞SOCmin，优先储能站放电，以DR为补充，否则优先调用DR，以储能站为补充，储能站此时的放电功率为：
Figure FDA0003468669010000035
其中，
Figure FDA0003468669010000036
为配电台区管理系统实时检测关口功率并提取的中时间尺度功率扰动量；
Figure FDA0003468669010000037
为中时间尺度正向功率扰动，即功率传输方向为配电网至主网；
Figure FDA0003468669010000038
为中时间尺度负功率扰动，即功率传输方向为主电网至配电网；cESS为单位容量储能调用成本，cDR为单位容量DR调用成本；Pc(k)和Pc,max为k时段储能充电功率及上限；Pd(k)和Pd,max为k时段储能放电功率及上限；PDR(k)为k时段DR调用功率；
中长时间尺度下，需求侧响应调用，包括：
当
Figure FDA0003468669010000039
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，优先调用可转移负荷，此时DR调用量为：
Figure FDA0003468669010000041
储能站作为补充，否则执行储能站充放电方法；
当
Figure FDA0003468669010000042
时，若cDR≤cESS，在满足DR相关约束的基础上，调用可中断负荷和可转移负荷，调用容量为：
Figure FDA0003468669010000043
最大可调用功率PDR,max＝PIL,max+PTL,max；
其中，PTL(t)、PTL,max分别为可转移负荷调用功率及其最大值，PIL(t)、PIL,max分别为可中断负荷调用功率及其最大值；
长时间尺度下，所述网络重构包括：
在满足开关动作次数及状态约束的基础上，若
Figure FDA0003468669010000044
则进行网络重构，闭合本区域开关，同时断开相邻区域开关，将部分支路负荷移入本配电网；
若
Figure FDA0003468669010000045
则进行网络重构，断开本区域开关，同时闭合相邻区域开关，将部分支路负荷移出本配电网。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤S5,改善状态的区域储能电站修正；
所述区域储能电站修正包括：
当SOC(t)>SOCper时，储能放电，放电电量为SOC(t)-SOCper，即，使未超标的放电功率扰动也参与平抑；
当SOC(t)<SOCper时，储能充电，充电电量为SOCper-SOC(t)，即，使未超标的充电功率扰动储能也参与平抑，从而改善储能的SOC；
其中，SOCper为储能理想荷电状态，SOC(t)为t时刻储能实际荷电状态；若t时刻配电网区域自律运行指标均未越限，通过判断t时刻储能实际荷电状态与理想荷电状态对储能充放电行为进行进一步调整。
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