CN115189375A - 多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，基于计及储能的计划优化，首先统计各时段弃风弃光电量及受限原因，根据风光电站与储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，并结合受限原因得出风光电站与储能电站之间的相互关联关系，其次计算各储能电站潜在消纳的弃风弃光电量，最后基于储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，以储能电站的储能利用效率最高为目标确定多点分布的各储能站的充电时段。所述选择方法充分利用储能电站的调节能力，实现储能电站充电时间的优化及电网调峰。

Description

多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法
技术领域
本发明属于电网调度运行与控制技术领域，具体涉及一种多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法。
背景技术
随着新能源装机容量的快速增加，电网中发电侧并网功率随机波动性增大，为了保障电网安全、运行经济性和最大化消纳风、光发电功率，就需要对全网新能源电站的功率出力和储能电站充、放功率进行实时协调控制。同时，随着储能电站的大量并网，为进一步提升新能源消纳提供了新的手段，但如何在新能源电站、储能电站的互补协调控制基础上，进一步挖掘多点分布的储能电站充放电时段的选择，提升新能源消纳和电网调峰水平，并同时满足市场化交易需求，推动储能电站积极参与电网调峰，还没有较好的控制策略。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，在保障电力市场环境和电网安全经济运行基础上，进一步利用储能电站调节能力，提升新能源消纳能力和电网调峰水平。
本发明为实现前述目的所采用的技术方案为：一种多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，具体步骤如下：
第一步：获取当前时刻电网运行状态数据、风光电站的有功预测值和计划值、各时段弃风弃光电量及受限原因，所述各时段弃风弃光电量的计算公式为：
ΔPi＝∫t T(Pi.t.f-Pi.t.p),i∈N
式中，ΔPi为第i个风光电站的弃风弃光电量，Pi.t.f为第i个风光电站在t时刻的有功预测值，Pi.t.p为第i个风光电站在t时刻的有功计划值，T为弃电结束时刻，N为风光电站的集合。
第二步：计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，进一步结合受限原因，以风光电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度和储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度近似相等为条件，将风光电站和储能电站相互之间进行关联；具体为：
基于当前时刻电网运行状态数据确定风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，即：若相对于当前时刻电网，计划时刻电网拓扑结构没有变化，则基于当前时刻电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，否则，根据电网拓扑结构变化量，对当前时刻电网运行状态数据进行相应调整，基于调整后的电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度。
根据风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度确定风光电站和储能之间的关联关系，相应的计算公式为：
|Si-Sj|≤ε,i∈N,j∈A
式中，Si为第i个风光电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，Sj为第j个储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，ε为一个较小数，A为储能电站集合，相关联的储能电站和风光电站集合为Sco.k/Nco.k,k∈C，C为储能电站和风光电站相关联的集合总数。
第三步：计算各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，若储能电站可完全消纳弃风弃光电量，则将储能电站充电时段计划安排在弃风弃光时间段内，否则转入第四步；各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量计算公式具体为：
Figure BDA0003764244670000021
其中，ω为储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，TC为储能电站计划充电开始至结束时间内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，ts为储能电站计划充电开始时刻，Ps.j.t为第j个储能电站在t时刻的计划有功出力，Δtj.t为储能电站j在t与TC内t下一点之间的时间差，即为第j个储能电站计划充电时段，当ω≥0时，风光电站相关联的储能电站将全部参与电网调峰；当ω＜0时，风光电站相关联的部分储能电站可以将弃风弃光电量完全消纳。
第四步：基于储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，以储能利用率η最高为目标，从大到小选取，从而确定储能电站充电时段Δt，充分优化储能电站充电时间。具体为：
所述储能电站参与电网调峰的充电时段以储能利用率最大化为目标，对受限的风光电站，利用相关联的储能电站，进一步消纳受阻的新能源，储能利用率计算公式为：
Figure BDA0003764244670000031
储能电站的出力约束为：
Figure BDA0003764244670000032
SOCj.min≤SOCj.t+P's.j.tΔt'j.t≤SOCj.max
其中，ηj为第j个储能电站的利用率，T0为弃风弃光开始时刻，Tco为T0至T内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，P's.j.t为第j个储能电站在t时刻优化后的有功出力，Δt'j.t为第j个储能电站在t与Tco内t下一点之间的时间差，即为第j个储能电站优化后的充电时段，
Figure BDA0003764244670000033
为第j个储能电站的有功出力下限，Ps.j 为第j个储能电站的有功出力上限，Ps.j.t为第j个储能电站在t时刻的计划有功出力，SOCj.t为第j个储能电站在t时刻的荷电状态，SOCj.max和SOCj.min分别为第j个储能电站的荷电状态上限和荷电状态下限。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)在保障电力市场环境下电网安全经济运行基础上，提出了储能电站分时段参与新能源消纳的控制优化策略，可进一步利用储能电站对合理弃风弃光的电网调峰作用；
2)通过计算风光电站的灵敏度并结合受限原因得到与储能电站的相互关联关系，并以储能电站利用率最高为目标确定多点分布的储能电站的充、放电时段，进一步提升了新能源消纳能力，同时又满足了市场交易结算需求，实现储能电站充放电的优化及电网调峰。
附图说明
图1为储能装置充电时段优化流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例一种多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法的具体步骤为：
第一步：获取当前时刻电网运行状态数据、风光电站的有功预测值和计划值、各时段弃风弃光电量及受限原因，所述各时段弃风弃光电量的计算公式为：
ΔPi＝∫t T(Pi.t.f-Pi.t.p),i∈N
式中，ΔPi为第i个风光电站的弃风弃光电量，Pi.t.f为第i个风光电站在t时刻的有功预测值，Pi.t.p为第i个风光电站在t时刻的有功计划值，T为弃电结束时刻，N为风光电站的集合。
第二步：计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，进一步结合受限原因，以风光电站和储能电站有功灵敏度近似相等为条件，将风光电站和储能电站相互之间进行关联；具体为：
基于当前时刻电网运行状态数据确定风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，即：若相对于当前时刻电网，计划时刻电网拓扑结构没有变化，则基于当前时刻电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，否则，根据计划时刻电网拓扑结构变化量，对当前时刻电网运行状态数据进行相应调整，基于调整后的电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度。
然后根据风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度确定风光电站和储能电站之间的关联关系，相应的计算公式为：
|Si-Sj|≤ε,i∈N,j∈A
式中，Si为第i个风光电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，Sj为第j个储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，ε为一个较小数，A为储能电站集合，相关联的储能电站和风光电站集合为Sco.k/Nco.k,k∈C，Sco.k为相关联的储能电站集合数，Nco.k为相关联的风光电站集合数，C为储能电站和风光电站相关联的集合总数，k指储能电站和风光电站相关联的集合中的第k个。
第三步：计算各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，若储能电站可完全消纳弃风弃光电量，则将储能电站充电时段计划安排在弃风弃光时间段内，否则转入第四步；各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量的计算公式具体为：
Figure BDA0003764244670000041
其中，ω为储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，TC为储能电站计划充电开始至结束时间内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，ts为储能电站计划充电开始时刻，Ps.j.t为第j个储能电站在t时刻的计划有功出力，Δtj.t为第j个储能电站在t与TC内t下一点之间的时间差，即为第j个储能电站计划充电时段，当ω≥0时，风光电站相关联的储能电站将全部参与电网调峰；当ω＜0时，风光电站相关联的部分储能电站可以将弃风弃光电量完全消纳。
第四步：基于各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，以储能利用率η最高为目标，从大到小选取，从而确定储能电站充电时段Δt，充分优化储能电站充电时间。具体为：
所述储能电站参与电网调峰的充电时段以储能利用率最大化为目标，对受限的风光电站，利用相关联的储能电站，进一步消纳受阻的新能源，储能利用率计算公式为：
Figure BDA0003764244670000051
储能电站的出力约束为：
Figure BDA0003764244670000052
SOCj.min≤SOCj.t+P's.j.tΔt'j.t≤SOCj.max
其中，ηj为第j个储能电站的储能利用率，T0为弃风弃光开始时刻，Tco为T0至T内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，P's.j.t为第j个储能电站在t时刻优化后的有功出力，Δt'j.t为第j个储能电站在t与Tco内t下一点之间的时间差，即为第j个储能电站优化后的充电时段，
Figure BDA0003764244670000053
为第j个储能电站的有功出力下限，Ps.j 为第j个储能电站的有功出力上限，Ps.j.t为储能电站j在t时刻的计划有功出力，SOCj.t为第j个储能电站在t时刻的荷电状态，SOCj.max和SOCj.min分别为第j个储能电站的荷电状态上下限。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)在保障电力市场环境下电网安全经济运行基础上，提出了储能电站分时段参与新能源消纳的控制优化策略，可进一步利用储能电站对合理弃风弃光的电网调峰作用；
2)通过计算风光电站的灵敏度并结合受限原因得到与储能电站的相互关联关系，并以储能电站利用率最高为目标确定多点分布的储能电站的充、放电时段，进一步提升了新能源消纳能力，同时又满足了市场交易结算需求，实现储能电站充放电的优化及电网调峰。
该方法能够实现综合效益最大化优化，具有一定的理论价值和工程价值。
前述内容是参照本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于包括以下步骤：
1)获取当前时刻电网运行状态数据、风光电站的有功预测值和计划值、各时段弃风弃光电量及受限原因；
2)计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，并结合受限原因，以风光电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度和储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度近似相等为条件，将风光电站和储能电站相互之间进行关联；
3)计算各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量ω，若ω＜0，则将储能电站充电时段计划安排在弃风弃光时间段内；若ω≥0，则进入步骤4)；
4)基于储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量，以储能利用率η最高为目标，从大到小选取，确定储能电站充电时段Δt，充分优化储能电站充电时间。
2.根据权利要求1所述的多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于步骤1)中，所述各时段弃风弃光电量的计算公式为：
Figure FDA0003764244660000011
式中，ΔPi为第i个风光电站的弃风弃光电量，Pi.t.f为第i个风光电站在t时刻的有功预测值，Pi.t.p为第i个风光电站在t时刻的有功计划值，T为弃电结束时刻，N为风光电站的集合。
3.根据权利要求2所述的多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于：步骤2)中，风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度的计算过程具体为：
若相对于当前时刻电网，计划时刻电网拓扑结构没有变化，则基于当前时刻电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，否则，根据计划时刻电网拓扑结构变化量，对当前时刻电网运行状态数据进行相应调整，基于调整后的电网运行状态数据计算风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度。
4.根据权利要求3所述的多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于步骤2)中，根据风光电站/储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度确定风光电站和储能电站之间的关联关系，相应的计算公式为：
|Si-Sj|≤ε,i∈N,j∈A
式中，Si为第i个风光电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，Sj为第j个储能电站对安全稳定输电通道的有功灵敏度，ε为一个较小数，N为风光电站的集合，A为储能电站的集合。
5.根据权利要求4所述的多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于步骤3)中，各储能电站参与消纳后相关联风光电站的弃风弃光电量计算公式为：
Figure FDA0003764244660000021
其中，ω为储能电站参与后相关联风光电站的弃风弃光电量，当ω≥0时，风光电站相关联的储能电站将全部参与电网调峰，当ω＜0时，风光电站相关联的部分储能电站可以将弃风弃光电量完全消纳；Nco.k为相关联的风光电站集合数；Sco.k为相关联的储能电站集合数；TC为储能电站计划充电开始至结束时间内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，ts为储能电站计划充电开始时刻，Ps.j.t为第j个储能电站在t时刻的计划有功出力，Δtj.t为第j个储能电站计划充电时段。
6.根据权利要求5所述的多点分布的储能电站参与电网调峰的充电时段选择方法，其特征在于：步骤4)中，储能电站参与电网调峰的充电时段以储能利用率最大化为目标，对受限的风光电站，利用相关联的储能电站，进一步消纳受阻的新能源，储能利用率计算公式为：
Figure FDA0003764244660000022
储能电站的出力约束为：
Figure FDA0003764244660000023
SOCj.min≤SOCj.t+P′s.j.tΔt′j.t≤SOCj.max
其中，ηj为第j个储能电站的储能利用率，T0为弃风弃光开始时刻，Tco为T0至T内储能电站有功出力阶跃变化时间点的集合，P′s.j.t为第j个储能电站在t时刻优化后的有功出力，Δt′j.t为第j个储能电站优化后的充电时段，
Figure FDA0003764244660000024
为第j个储能电站的有功出力下限，Ps.j 为第j个储能电站的有功出力下限，Ps.j.t为第j个储能电站在t时刻的计划有功出力，SOCj.t为第j个储能电站在t时刻的荷电状态，SOCj.max和SOCj.min分别为第j个储能电站的荷电状态上限和荷电状态下限。
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吴晓刚等: "计及新能源不确定性的新能源场站与储能电站分布式协同优化" *

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