CN117650559A - 一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法 - Google Patents

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李永斌
王恺
李正曦
杨立滨
赵东宁
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Abstract

本发明提供一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,涉及电化学储能技术领域,本发明为了提高新能源发电的可控性,当由于功率波动过大或短路比不足而引发的稳定性问题时,应对系统功率进行适当调整以合理调节荷能状态,需要电化学储能电站进行放电用来支撑部分负荷运行,保障了系统供电可靠性。针对极限短路比的提升,可以测量电化学储能电站并网点电压和电化学储能电站并网点电流等数据,考虑电化学储能电站并网点电压和电化学储能电站并网点电流与电化学储能电站实时直流功率之间的联系,对系统的支撑能力进行判断,再通过控制电化学储能电站功率来调整系统的短路比,提高电网的稳定性,从而实现极限短路比的提升。

Description

一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法
技术领域
本发明涉及电化学储能技术领域,尤其涉及一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法。
背景技术
电化学储能技术可以通过将电能转化为化学能并储存起来,然后在需要时再将化学能转化为电能释放出来,从而实现能源的高效利用和可持续发展。由于电化学储能系统可以帮助平滑可再生能源的波动性,引入电化学极限短路比可以帮助评估电力设备支撑能力。在电力系统中,通过计算极限短路比,可以确定设备是否足够承受系统的短路电流,以确保设备的安全运行。由于电化学储能系统的电化学反应过程具有一定的响应时间,可能无法满足某些高功率需求。当系统由于短路比不足引发的稳定性问题时,为了满足用户更高的可靠性需求,需要电化学储能系统储存能量提供短时能量补给,提升系统带载能力,提高系统在稳定裕度下对应的短路比,以此来实现对系统的极限短路比提升,减小由于功率波动对电网的冲击。为了提高电力系统的安全性,需要研究基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法。
目前关于储能系统支撑能力研究较少,基于极限短路比提升的研究还比较匮乏,需要对极限短路比和功率控制进行研究。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,以更好的满足电化学储能电站运行需求。
一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,包括以下步骤:
步骤1:建立极限短路比提升能力波动指数预测的实时状态数据时间序列;
步骤1.1:定义极限短路比提升能力波动指数
式中,t1,t2,t3,...,ti,...,tn为n个固定时间间隔的时刻,n为自然数,为测量电化学储能电站并网点电压在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点电流在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点充电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点放电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站实时直流功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值;/>为测量电化学储能电站并网点电压在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站并网点电流在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,为测量电化学储能电站并网点充电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站并网点放电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站实时直流功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值;/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电压,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电流,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点充电功率,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点放电功率,/>为ti时刻测量电化学储能电站实时直流功率。
步骤1.2:测量极限短路比提升能力波动指数的实时状态数据,并建立实时状态数据时间序列;
测量电化学储能电站并网点电压测量电化学储能电站并网点电流/>测量电化学储能电站并网点充电功率测量电化学储能电站并网点放电功率测量电化学储能电站实时直流功率
并建立如下时间序列:
步骤2:对测量数据归一化处理;
所述归一化处理如下:
式中,为ti时刻测量电化学储能电站并网点电压的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电流的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点充电功率的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点放电功率的归一化值,为ti时刻测量电化学储能电站实时直流功率的归一化值。
步骤3:计算电化学储能电站测量值对下一时刻预测值的实时状态影响因子
式中:e为自然常数。
步骤4:计算未来下一时刻tn+1电化学储能电站并网点电压预测值的归一化值的电化学储能电站并网点电流预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点充电功率预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点放电功率预测值的归一化值和电化学储能电站实时直流功率预测值的归一化值/>
式中,为各项数据tn+1时刻的数据预测值的归一化值矩阵。/>为各项数据在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻计算得到的归一化值数据矩阵;
为影响因子矩阵。
步骤5:按照下式计算未来下一时刻tn+1极限短路比提升能力波动指数的预测值
步骤6:根据未来下一时刻tn+1极限短路比提升能力波动指数的预测值对电化学储能功率进行控制;
时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本发明提供一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,本发明为了提升不同充放电功率运行状态下电力系统发生暂态故障时电化学储能对电网暂态稳定支撑能力,设计一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,测量电化学储能电站并网点电压和电化学储能电站并网点电流等数据,考虑电化学储能电站并网点电压和电化学储能电站并网点电流与电化学储能电站实时直流功率之间的联系,对系统的极限短路比提升能力进行判断,再通过控制电化学储能电站功率来调整系统的极限短路比,提高电网的稳定性,从而实现极限短路比的提升。再通过极限短路比提升能力波动指数的预测值的大小,进而计算出电化学储能电站需要调整的下一时刻的充放电功率,合理调节电化学储能电站的支撑能力。
附图说明
图1为本发明实施例中电化学储能功率控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤1:建立极限短路比提升能力波动指数预测的实时状态数据时间序列;
为了验证本方法的有效性,选取电化学储能电站实际运行状况为实施例进行分析,取固定时间间隔为40分钟,测量次数为6,即n=6,对6个固定时间间隔时刻的电化学储能电站并网点电压、测量电化学储能电站并网点电流、电化学储能电站并网点充电功率、电化学储能电站并网点放电功率和电化学储能电站实时直流功率进行测量。则在t1,t2,t3,t4,t5,t6这6个时刻的测量数据结果如下:
步骤2:对测量数据归一化处理;
根据公式(11)的测量数据,筛选出t1,t2,t3,t4,t5,t6这6个固定时间间隔的时刻中,测量电化学储能电站并网点电压最大值最小值/>电化学储能电站并网点电流最大值/>最小值/>电化学储能电站并网点充电功率最大值/>最小值电化学储能电站并网点放电功率最大值/>最小值/>电化学储能电站实时直流功率最大值/>最小值/>
再根据公式(3)对上述所采集的数据进行归一化处理,数据处理结果如下:
步骤3:计算电化学储能电站测量值对下一时刻预测值的实时状态影响因子
按照式(4)计算电化学储能电站测量值对下一时刻预测值的实时状态影响因子,计算结果如下:
步骤4:计算t7时刻电化学储能电站并网点电压预测值的归一化值电化学储能电站并网点电流预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点充电功率预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点放电功率预测值的归一化值/>和电化学储能电站实时直流功率预测值的归一化值/>
步骤5:按照下式计算t7时刻极限短路比提升能力波动指数的预测值
步骤6:根据未来下一时刻t7极限短路比提升能力波动指数的预测值对电化学储能功率进行控制;
时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本公开的实施例中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:建立极限短路比提升能力波动指数预测的实时状态数据时间序列;
步骤2:对测量数据归一化处理;
步骤3:计算电化学储能电站测量值对下一时刻预测值的实时状态影响因子;
步骤4:计算未来下一时刻电化学储能电站并网点电压预测值的归一化值的电化学储能电站并网点电流预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点充电功率预测值的归一化值/>电化学储能电站并网点放电功率预测值的归一化值/>和电化学储能电站实时直流功率预测值的归一化值/>
步骤5:计算未来下一时刻tn+1极限短路比提升能力波动指数的预测值;
步骤6:根据未来下一时刻tn+1极限短路比提升能力波动指数的预测值对电化学储能功率进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,所述步骤1具体包括以下步骤:
步骤1.1:定义极限短路比提升能力波动指数
式中,t1,t2,t3,...,ti,...,tn为n个固定时间间隔的时刻,n为自然数,为测量电化学储能电站并网点电压在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点电流在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点充电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站并网点放电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值,/>为测量电化学储能电站实时直流功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值;/>为测量电化学储能电站并网点电压在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站并网点电流在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站并网点充电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站并网点放电功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值,/>为测量电化学储能电站实时直流功率在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值;/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电压,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电流,为ti时刻测量电化学储能电站并网点充电功率,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点放电功率,/>为ti时刻测量电化学储能电站实时直流功率;
步骤1.2:测量极限短路比提升能力波动指数的实时状态数据,并建立实时状态数据时间序列;
测量电化学储能电站并网点电压测量电化学储能电站并网点电流/>测量电化学储能电站并网点充电功率测量电化学储能电站并网点放电功率/>测量电化学储能电站实时直流功率/>
并建立如下时间序列:
3.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,步骤2中所述归一化处理如下:
式中,为ti时刻测量电化学储能电站并网点电压的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点电流的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点充电功率的归一化值,/>为ti时刻测量电化学储能电站并网点放电功率的归一化值,为ti时刻测量电化学储能电站实时直流功率的归一化值。
4.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,步骤3中所述实时状态影响因子如下:
式中:e为自然常数。
5.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,所述步骤4具体为:
式中,为各项数据tn+1时刻的数据预测值的归一化值矩阵,/>为各项数据在t1,t2,t3,...,ti,...,tn这n个固定时间间隔的时刻计算得到的归一化值数据矩阵;
为影响因子矩阵。
6.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,步骤5所述未来下一时刻tn+1极限短路比提升能力波动指数的预测值如下:
7.根据权利要求1所述的一种基于极限短路比提升的电化学储能功率控制方法,其特征在于,所述步骤6具体为:当时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
时,且电化学储能处于放电状态时:
时,且电化学储能处于充电状态时:
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