CN113036933B - 一种基于小水电站压力前池的储能方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种基于小水电站压力前池的储能方法及系统，其中储能方法包括：构建压力前池水量模型；构建发电机组发电功率模型；根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量，采用上述的方法，充分发挥小水电站压力前池的储水及调节作用，合理利用发电水量，减少弃水和外部储能模块的容量，提高径流式小水电站运行的经济性。

Description

一种基于小水电站压力前池的储能方法及系统
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于小水电站压力前池的储能方法及系统。
背景技术
在国家节能减排，大力发展清洁、绿色能源的政策背景下，小水电经历相当长一段时间的无序发展，在全国各地配电网接入了大量的小水电。而小水电一般建在偏远的山区,所接入的配电网网架差，基本无法承受大量有功功率、无功功率注入，且小水电所接配电网电压等级较低且大部分小水电为径流式水电站,自身调节能力差、季节性较强的特点往往造成配电网电压波动较大、系统潮流变化不定、沿线电压越限、线损增加等一系列问题的发生,无法给当地居民提供安全稳定的供电质量,并严重威胁电气设备的正常运行。除此之外,小水电基本为私人开发，最大化追求经济效益，基本无调控管理，呈现出极强的时空随机性，给配电网运行管理带来极大挑战。
为了解决小水电功率不稳定，对电网电能质量支撑较差的问题，目前主要采用弃水卸荷解决径流式小水电站的出力稳定性较差的问题。弃水卸荷在径流式小水电站的发电机组输出端接入一定容量的储能装置，此时如果径流式小水电站所提供的功率不能满足负荷的功率需求，储能装置放电，为负荷提供功率；如果径流式小水电站所提供的功率大于负荷的功率需求，则对储能装置进行充电。
但是，弃水卸荷不能充分发挥小水电站压力前池的储水及调节能力，储能装置的容量有限，导致大量能用而未用的发电水量浪费，储能装置容量升级又会增加供电成本，严重影响径流式小水电站运行的经济性。
发明内容
本申请提供一种基于小水电压力前池的储方法及系统，以解决现有技术中不能充分发挥小水电站压力前池的储水及调节能力，大量能用而未用的发电水量浪费，严重影响径流式小水电站运行的经济性的问题。
第一方面，本申请提供一种基于小水电压力前池的储能方法，所述储能方法应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道、压力前池、出水管道以及发电机组；所述进水管道安装有进水流量计，所述出水管道安装有出水流量计和阀门；所述发电机组的电力输出端电连接有双向变流器和配电网，所述双向变流器的两端分别电连接外部储能模块和所述配电网；
所述储能方法包括：
构建压力前池水量模型；
构建发电机组发电功率模型；
根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
可选的，所述构建压力前池水量模型，包括：
根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
可选的，所述构建发电机组发电功率模型，包括：
根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
可选的，所述根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型，包括：
根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
可选的，所述第一约束条件为
Figure GDA0004030622030000021
其中，
Figure GDA0004030622030000022
为t0到t1时间段内小水电站的最大发电量，
Figure GDA0004030622030000023
为负荷电量，Q1为外部储能模块的最小放电容量，P1(t)为小水电站发电功率，P2(t)为外部储能模块放电功率，f(t)为负荷功率，P1(t0)＝f(t0)＝P1(t1)＝f(t1)表示t0时刻的小水电站发电功率、t0时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站发电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＞P1(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，负荷功率大于小水电站发电功率，vi(t0)＝vo(t0)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t0时刻的压力前池进水流量、t0时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＜vo(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，压力前池进水流量小于压力前池出水流量。
可选的，所述第二约束条件为
Figure GDA0004030622030000031
其中，其中，
Figure GDA0004030622030000032
为t1到t2时间段内小水电站的最小发电量，
Figure GDA0004030622030000033
为负荷电量，Q2为外部储能模块的最大充电容量，P3(t)为小水电站存电功率，P4(t)为外部储能模块存电功率，f(t)为负荷功率，P3(t2)＝f(t2)＝P3(t1)＝f(t1)表示t2时刻的小水电站存电功率、t2时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站存电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＜P3(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，负荷功率小于小水电站存电功率，vi(t2)＝vo(t2)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t2时刻的压力前池进水流量、t2时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＞vo(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，压力前池进水流量大于压力前池出水流量。
第二方面，本申请提供一种基于小水电压力前池的储能系统，所述储能系统应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道、压力前池、出水管道以及发电机组；所述进水管道安装有进水流量计，所述出水管道安装有出水流量计和阀门；所述发电机组的电力输出端电连接有双向变流器和配电网，所述双向变流器的两端分别电连接外部储能模块和所述配电网；
所述储能系统包括：
第一构建模块，用于构建压力前池水量模型；
第二构建模块，用于构建发电机组发电功率模型；
第三构建模块，用于根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
第一获取模块，用于根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
第二获取模块，用于根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
第三获取模块，用于根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
可选的，所述第一构建模块包括：
第一构建单元，用于根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
可选的，所述第二构建模块包括：
第二构建单元，用于根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
可选的，所述第三构建模块包括：
第三构建单元，根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
本申请提供一种基于小水电站压力前池的储能方法及系统，其中储能方法包括：构建压力前池水量模型；构建发电机组发电功率模型；根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量，采用上述的方法，充分发挥小水电站压力前池的储水及调节作用，利用水流量的调节实现小水电站的功率调节和能量存储调节，降低电网负荷的波动性，合理利用发电水量，减少弃水和外部储能模块的容量，提高径流式小水电站运行的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的一种基于小水电站压力前池的储能装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于小水电站压力前池的储能方法的工作流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种基于小水电站压力前池的储能系统的结构示意图；
图4为外部储能模块充放电曲线图。
其中，1-进水管道，2-压力前池，3-出水管道，4-发电机组，5-进水流量计，6-出水流量计，7-阀门，8-双向变流器，9-配电网，10-外部储能模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种基于小水电站压力前池的储能方法，所述储能方法应用于小水电站压力前池的储能装置，参见图1，所述储能装置包括依次连接的进水管道1、压力前池2、出水管道3以及发电机组4；所述进水管道1安装有进水流量计5，所述出水管道3安装有出水流量计6和阀门7；所述发电机组4的电力输出端电连接有双向变流器8和配电网9，所述双向变流器8的两端分别电连接外部储能模块10和所述配电网9。
具体的，参见图2，所述储能方法包括：
步骤S11，构建压力前池水量模型。
本步骤中，根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
步骤S12，构建发电机组发电功率模型；
本步骤中，根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
步骤S13，根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
本步骤中，根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
步骤S14，根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
本步骤中，第一约束条件为
Figure GDA0004030622030000061
其中，
Figure GDA0004030622030000062
为t0到t1时间段内小水电站的最大发电量，
Figure GDA0004030622030000063
为负荷电量，Q1为外部储能模块的最小放电容量，P1(t)为小水电站发电功率，P2(t)为外部储能模块放电功率，f(t)为负荷功率，P1(t0)＝f(t0)＝P1(t1)＝f(t1)表示t0时刻的小水电站发电功率、t0时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站发电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＞P1(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，负荷功率大于小水电站发电功率，vi(t0)＝vo(t0)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t0时刻的压力前池进水流量、t0时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＜vo(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，压力前池进水流量小于压力前池出水流量。
小水电站储能调节过程中压力前池排水、放电过程是当小水电站接入点负荷功率逐渐增加进入高峰，负荷功率等于小水电站发电功率，时间为t0，小水电站在压力前池的进水流量，和压力前池的出水流量相等的情况下达到最大功率；此时提高增加出水流量，小水电站在压力前池的进水流量大于压力前池的出水流量，小水电站发电功率增加；随着压力前池水量降低，小水电站发电功率降低，直到压力前池水量为0，小水电站再次达到达到小水电站在压力前池的进水流量等于压力前池的出水流量时，负荷功率等于小水电站发电功率，时间为t1；在此过程中外部储能模块放电，外部储能模块放电功率为负荷功率与小水电站发电功率的乘积。
步骤S15，根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
本步骤中，第二约束条件为
Figure GDA0004030622030000071
其中，其中，
Figure GDA0004030622030000072
为t1到t2时间段内小水电站的最小发电量，
Figure GDA0004030622030000073
为负荷电量，Q2为外部储能模块的最大充电容量，P3(t)为小水电站存电功率，P4(t)为外部储能模块存电功率，f(t)为负荷功率，P3(t2)＝f(t2)＝P3(t1)＝f(t1)表示t2时刻的小水电站存电功率、t2时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站存电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＜P3(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，负荷功率小于小水电站存电功率，vi(t2)＝vo(t2)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t2时刻的压力前池进水流量、t2时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＞vo(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，压力前池进水流量大于压力前池出水流量。
小水电站储能调节过程中压力前池蓄水、存电过程是当小水电站接入点负荷功率进入低谷时，负荷功率小于小水电站发电功率，减小水电站在压力前池的出水流量，降低小水电站的发电功率；对压力前池蓄水，增加压力前池的剩余水量，随着压力前池的蓄水增加，小水电站的发电功率增加，直至压力前池蓄满水，小水电站在压力前池的进水流量等于压力前池的出水流量，负荷功率等于小水电站发电功率，时间为t2，在此过程中外部储能模块充电，外部储能模块放电功率为负荷功率与小水电站发电功率的乘积。
步骤S16，根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
本申请实施例通过步骤S11至步骤S16提供一种基于小水电站压力前池的储能方法，所述储能方法应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道1、压力前池2、出水管道3以及发电机组4；所述进水管道1安装有进水流量计5，所述出水管道3安装有出水流量计6和阀门7；所述发电机组4的电力输出端电连接有双向变流器8和配电网，所述双向变流器8的两端分别电连接外部储能模块9和所述配电网。采用上述的方法，充分发挥小水电站压力前池的储水及调节作用，合理利用发电水量，减少弃水和外部储能模块的容量，提高径流式小水电站运行的经济性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
参见图3，本申请提供一种基于小水电站压力前池的储能系统，所述储能系统应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道1、压力前池2、出水管道3以及发电机组4；所述进水管道1安装有进水流量计5，所述出水管道3安装有出水流量计6和阀门7；所述发电机组4的电力输出端电连接有双向变流器8和配电网9，所述双向变流器8的两端分别电连接外部储能模块10和所述配电网9；
所述储能系统包括：
第一构建模块100，用于构建压力前池水量模型；
第二构建模块200，用于构建发电机组发电功率模型；
第三构建模块300，用于根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
第一获取模块400，用于根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
第二获取模块500，用于根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
第三获取模块600，用于根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
可选的，所述第一构建模块包括：
第一构建单元，用于根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
可选的，所述第二构建模块包括：
第二构建单元，用于根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
可选的，所述第三构建模块包括：
第三构建单元，根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
参见图4，其中，11为高峰时段负荷曲线，12为低谷时段负荷曲线，13为高峰时小水电站发电曲线，14为高峰时外部储能模块放电曲线，15为低谷时小水电站发电曲线，16为高峰时外部储能模块放电曲线；17为目标负荷曲线。
17点至20点电网负荷需求电量
Figure GDA0004030622030000091
17点至20点负荷功率和水电发电功率为1000kW，P1(20)＝f1(17)＝f1(20)＝1000kW，17点和20点的进水流量和出水流量均为1m3/s，即vo(17)＝vi(20)＝vo(17)＝vi(20)＝1m3/s，起始水量q0＝1200m3，剩余水量曲线为
Figure GDA0004030622030000092
q(17)＝1200，q(20)＝0；根据压力前池池结构将发电机组发电功率模型设为P1＝2q+3vo-100，所以小水电站发电功率
Figure GDA0004030622030000093
小水电站最大发电量曲线为
Figure GDA0004030622030000094
根据计算推到可以得到，小水电站最大发电电量max(W)＝3214kWh，外部储能模块放电容量为
Figure GDA0004030622030000095
压力前池出水流量曲线vo(t)＝-0.4444t2+16.4444t-150.11，t∈(17,20)。
同理可计算得到前池蓄水过程中，20点至24点电网负荷需求电量
Figure GDA0004030622030000096
小水电站最小放电电量
Figure GDA0004030622030000097
外部储能模块存电容量为
Figure GDA0004030622030000098
压力前池出水流量曲线vo(t)＝0.125t2-5.5t-61，t∈(20,24)，因为
Figure GDA0004030622030000099
所以选择312kWh，可以保证外部储能模块充放电电量平衡。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于小水电站压力前池的储能方法，其特征在于，所述储能方法应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道、压力前池、出水管道以及发电机组；所述进水管道安装有进水流量计，所述出水管道安装有出水流量计和阀门；所述发电机组的电力输出端电连接有双向变流器和配电网，所述双向变流器的两端分别电连接外部储能模块和所述配电网；
所述储能方法包括：
构建压力前池水量模型；
构建发电机组发电功率模型；
根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
2.根据权利要求1所述的储能方法，其特征在于，所述构建压力前池水量模型，包括：
根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
3.根据权利要求1所述的储能方法，其特征在于，所述构建发电机组发电功率模型，包括：
根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
4.根据权利要求1所述的储能方法，其特征在于，所述根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型，包括：
根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
5.根据权利要求1所述的储能方法，其特征在于，所述第一约束条件为
Figure FDA0004030622020000021
其中，
Figure FDA0004030622020000022
为t0到t1时间段内小水电站的最大发电量，
Figure FDA0004030622020000023
为负荷电量，Q1为外部储能模块的最小放电容量，P1(t)为小水电站发电功率，P2(t)为外部储能模块放电功率，f(t)为负荷功率，P1(t0)＝f(t0)＝P1(t1)＝f(t1)表示t0时刻的小水电站发电功率、t0时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站发电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＞P1(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，负荷功率大于小水电站发电功率，vi(t0)＝vo(t0)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t0时刻的压力前池进水流量、t0时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＜vo(t)表示不包括时刻t0和时刻t1的时间段内，压力前池进水流量小于压力前池出水流量。
6.根据权利要求1所述的储能方法，其特征在于，所述第二约束条件为
Figure FDA0004030622020000024
其中，
Figure FDA0004030622020000025
为t1到t2时间段内小水电站的最小发电量，
Figure FDA0004030622020000026
为负荷电量，Q2为外部储能模块的最大充电容量，P3(t)为小水电站存电功率，P4(t)为外部储能模块存电功率，f(t)为负荷功率，P3(t2)＝f(t2)＝P3(t1)＝f(t1)表示t2时刻的小水电站存电功率、t2时刻的负荷功率、t1时刻的小水电站存电功率以及t1时刻的负荷功率都相等，f(t)＜P3(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，负荷功率小于小水电站存电功率，vi(t2)＝vo(t2)＝vi(t1)＝vo(t1)表示t2时刻的压力前池进水流量、t2时刻的压力前池出水流量、t1时刻的压力前池进水流量以及t1时刻的压力前池出水流量都相等，vi(t)＞vo(t)表示不包括时刻t1和时刻t2的时间段内，压力前池进水流量大于压力前池出水流量。
7.一种基于小水电站压力前池的储能系统，其特征在于，所述储能系统应用于小水电站压力前池的储能装置，所述储能装置包括依次连接的进水管道、压力前池、出水管道以及发电机组；所述进水管道安装有进水流量计，所述出水管道安装有出水流量计和阀门；所述发电机组的电力输出端电连接有双向变流器和配电网，所述双向变流器的两端分别电连接外部储能模块和所述配电网；
所述储能系统包括：
第一构建模块，用于构建压力前池水量模型；
第二构建模块，用于构建发电机组发电功率模型；
第三构建模块，用于根据所述压力前池水量模型和所述发电机组发电功率模型，构建发电机组发电量模型；
第一获取模块，用于根据第一约束条件，获取发电机组最大发电量；
第二获取模块，用于根据第二约束条件，获取发电机组最小发电量；
第三获取模块，用于根据发电机组最大发电量和最小发电量，获取外部储能模块的最小放电电量和最大充电电量，并选择所述最小放电电量和所述最大充电电量中的最小值为外部储能模块的容量。
8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述第一构建模块包括：
第一构建单元，用于根据以下公式构建压力前池水量模型：
q(t)＝q0-∫(vi-vo(t))dt；
其中，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo为压力前池的出水流量，q(t)为经过一段时间t后，压力前池中剩余水量。
9.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述第二构建模块包括：
第二构建单元，用于根据以下公式构建发电机组发电功率模型：
P1＝qk1+vo 2k2+c1；
其中，P1为发电机组发电功率，k1为压力前池水量系数，qk1为小水电站发电机组压力前池出力值，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2k2为发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
10.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述第三构建模块包括：
第三构建单元，根据以下公式构建发电机组发电量模型：
W(t)＝∫{k1[q0-∫(vi-vo(t))dt]+vo 2(t)k2+c1}dt；
其中，W(t)为一段时间t内发电机组发电量，k1为压力前池水量系数，q0为压力前池的初始水量，vi为压力前池的进水流量，vo(t)为一段时间t内压力前池的出水流量，k2为综合出力系数，与发电机组固有参数相关，vo 2(t)k2为一段时间t内发电机组理论发电功率，c1为发电机组功率修正值。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991666B (zh) * 2021-11-17 2024-05-24 国网北京市电力公司 一种前池含储能的径流式小水电站电网系统及控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205265141U (zh) * 2015-11-27 2016-05-25 长沙巨星源自动化设备有限公司 低压机组智能一体化控制屏及其控制系统
CN107100781A (zh) * 2017-05-29 2017-08-29 陈永远 水力发电站
CN109378843A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法
CN109799864A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种区域小水电站整体发电功率预测方法及装置
CN110751409A (zh) * 2019-10-28 2020-02-04 华北电力大学 考虑储能系统和交通分配的电动汽车充电管理方法及系统
CN111987723A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种微电网运行控制方法
CN112332454A (zh) * 2020-11-13 2021-02-05 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 基于含抽蓄柔性直流输电系统的电池储能处理方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019266329B2 (en) * 2018-05-11 2024-03-14 Innovator Energy, LLC Fluid displacement systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205265141U (zh) * 2015-11-27 2016-05-25 长沙巨星源自动化设备有限公司 低压机组智能一体化控制屏及其控制系统
CN107100781A (zh) * 2017-05-29 2017-08-29 陈永远 水力发电站
CN109378843A (zh) * 2018-11-01 2019-02-22 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 基于电池储能的削峰填谷杠杆控制方法
CN109799864A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种区域小水电站整体发电功率预测方法及装置
CN110751409A (zh) * 2019-10-28 2020-02-04 华北电力大学 考虑储能系统和交通分配的电动汽车充电管理方法及系统
CN111987723A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种微电网运行控制方法
CN112332454A (zh) * 2020-11-13 2021-02-05 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 基于含抽蓄柔性直流输电系统的电池储能处理方法及装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小型水电站增效扩容改造的主要问题及解决措施;陈武箕;《技术与市场》;20170415(第04期);109-110 *
小型水电站微机监控保护系统改造;周宏伟等;《山东工业技术》;20170615(第12期);116-117 *
抽水蓄能电站的新发展;阎永忠;《能源技术》;20100820(第04期);224-227 *
按前池水位调节机组出力的程序在阿克洽电站的应用;胡长硕等;《小水电》;20160615(第03期);53-55 *

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