一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電占比的提高導(dǎo)致大規(guī)模風(fēng)電功率波動(dòng)給系統(tǒng)調(diào)峰帶來很大壓力。東北電網(wǎng)以 火電調(diào)峰為主，火電機(jī)組功率調(diào)節(jié)范圍非常有限（冬季供熱機(jī)組調(diào)節(jié)范圍更?。?，有限的功 率調(diào)節(jié)能力與大規(guī)模風(fēng)電功率波動(dòng)形成了嚴(yán)重的源網(wǎng)矛盾，制約著電網(wǎng)風(fēng)電接納規(guī)模，造 成大量棄風(fēng)。
[0003] 儲能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)能量的時(shí)空迀移，被認(rèn)為是提高可再生能源接入規(guī)模的有效手 段。但目前利用儲能系統(tǒng)對風(fēng)電功率的優(yōu)化調(diào)控，只是孤立考慮風(fēng)電功率本身或僅針對系 統(tǒng)負(fù)荷。然而為了能夠較準(zhǔn)確的改善系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，儲能系統(tǒng)的調(diào)控應(yīng)全面考慮系統(tǒng)、風(fēng) 電功率及其他因素，否則當(dāng)風(fēng)電功率波動(dòng)量小，未超出系統(tǒng)平衡時(shí)，將導(dǎo)致儲能系統(tǒng)過度調(diào) 控，損害風(fēng)電場、電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)制約著電網(wǎng)接納風(fēng)電能力的進(jìn)一步提高。因此設(shè)計(jì) 合理的儲能系統(tǒng)運(yùn)行控制方法對儲能系統(tǒng)運(yùn)行具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方 法，能夠避免儲能系統(tǒng)過度調(diào)控所帶來的不良影響，從全網(wǎng)角度出發(fā)，通過系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)際需 求，確定風(fēng)電接納可行域，調(diào)控風(fēng)電功率不超出可行域，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。
[0005] 解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方 法，其特征是，它包括以下步驟：
[0006] 1)確定風(fēng)電接納可行域
[0007] 大規(guī)模風(fēng)電的接入電網(wǎng)，給電源側(cè)帶來隨機(jī)波動(dòng)，源網(wǎng)矛盾問題凸顯；因此，對風(fēng) 電功率進(jìn)行調(diào)控，使系統(tǒng)發(fā)電功率與負(fù)荷需求保持平衡；即：
[0008] PL(t) =PG(t)+Pff(t) (1)
[0009] 其中t為系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行時(shí)段；為系統(tǒng)負(fù)荷；Pe為火電機(jī)組輸出功率；PW為風(fēng)電功 率；
[0010] 由于系統(tǒng)中負(fù)荷是時(shí)刻變化的，且風(fēng)電接入仍有大量裕度空間，僅從風(fēng)電功率角 度出發(fā)，利用儲能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)，將制約風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，同時(shí)當(dāng)風(fēng)電功率未超出系統(tǒng)平 衡時(shí)，利用儲能系統(tǒng)調(diào)控風(fēng)電功率將導(dǎo)致其過度調(diào)控，損害儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，為提 高風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，引入風(fēng)電接納可行域，即在不同時(shí)刻電網(wǎng)可接納空間，將風(fēng)電等效為負(fù)的 負(fù)荷，其與系統(tǒng)負(fù)荷之和即為等效負(fù)荷，等效負(fù)荷不應(yīng)超出常規(guī)機(jī)組最小出力，因此風(fēng)電接 納可行域其允許風(fēng)電入網(wǎng)的最大功率值為系統(tǒng)負(fù)荷與火電最小出力差值，即風(fēng)電接納可行 域極值p limit，其表達(dá)式為：
[0011] Plimit ⑴-PL(t) ~PG min (2)
[0012] 其中Pc. min為火電機(jī)組最小出力；
[0013] 風(fēng)電接納可行域?yàn)?_4]Pff(t) ^Plimit(t) (3)
[0015] 2)匹配風(fēng)電接納可行域的儲能系統(tǒng)控制
[0016] 考慮風(fēng)電場群整體輸出功率與風(fēng)電接納可行域，利用儲能系統(tǒng)對風(fēng)電功率進(jìn)行調(diào) 控，改善系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量；因儲能系統(tǒng)價(jià)格昂貴，在負(fù)荷低谷時(shí)段，利用儲能系統(tǒng)吸收超出 可行域的風(fēng)電功率；在負(fù)荷高峰時(shí)段，且風(fēng)電接納可行域尚有裕度時(shí)，調(diào)控儲能系統(tǒng)放電， 提高風(fēng)電入網(wǎng)電量，以獲得儲能系統(tǒng)最佳的運(yùn)行收益，在負(fù)荷低谷時(shí)間段，儲能系統(tǒng) 充電，功率PESS為
[0017]
(4) ' rr U1JX1L ' -?
[0018]在負(fù)荷高峰時(shí)間段（t3_t4)，儲能系統(tǒng)放電，功率PESS為
[0019]
⑶
[0020] 儲能系統(tǒng)配置容量E為：
[0021]
(6)
[0022] 式中ndisdmge分別為儲能系統(tǒng)放電效率。
[0023] 本發(fā)明研宄了提高電網(wǎng)風(fēng)電接納的儲能系統(tǒng)控制問題，分析了制約風(fēng)電接納的源 網(wǎng)瓶頸，提出了匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方法，避免儲能系統(tǒng)過度調(diào)控所帶來 的不良影響，具有科學(xué)合理，效果佳，實(shí)用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0024] 圖1典型日負(fù)荷曲線不意圖；
[0025] 圖2典型日風(fēng)電功率曲線示意圖；
[0026] 圖3 -年內(nèi)風(fēng)電功率曲線示意圖；
[0027] 圖4風(fēng)電接納可行域極值與風(fēng)電功率曲線示意圖；
[0028] 圖5儲能系統(tǒng)充放電功率曲線示意圖；
[0029] 圖6不同額定功率下儲能系統(tǒng)配置容量曲線示意圖；
[0030] 圖7不同額定功率下提高的風(fēng)電入網(wǎng)電量曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面利用附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方法作 進(jìn)一步說明。
[0032] 本實(shí)例以某省電網(wǎng)為例進(jìn)行算例分析，該省風(fēng)電場群總裝機(jī)容量為2028MW，火電 機(jī)組最小出力為14570MW，該地區(qū)負(fù)荷低谷時(shí)段為0:46-6:00,高峰時(shí)段為16:31-18:30。選 取典型調(diào)度日內(nèi)，各時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)及風(fēng)電數(shù)據(jù)計(jì)算儲能容量需求，其負(fù)荷與風(fēng)電數(shù)據(jù) 分別如附圖1和圖2所示。利用一年實(shí)測風(fēng)電功率曲線作為其在儲能運(yùn)行周期內(nèi)的研宄 對象，計(jì)算儲能系統(tǒng)所提高的風(fēng)電電量，其風(fēng)電數(shù)據(jù)如附圖3所示。選取釩液流電池儲能系 統(tǒng)。
[0033] 在上述計(jì)算條件下，應(yīng)用本發(fā)明方法對匹配風(fēng)電接納可行域的儲能系統(tǒng)控制方法 的結(jié)果如下：
[0034] 1.確定風(fēng)電接納可行域
[0035] 在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行中，通過安排或者控制發(fā)電功率來追蹤負(fù)荷的變化， 從而保持系統(tǒng)有裕度的平衡；大規(guī)模風(fēng)電的接入，給電源側(cè)帶來隨機(jī)波動(dòng)，源網(wǎng)矛盾問題凸 顯；因此，應(yīng)對風(fēng)電功率進(jìn)行調(diào)控使系統(tǒng)發(fā)電功率與負(fù)荷需求盡可能地保持平衡；即：
[0036] PL(t) =PG(t)+Pff(t) (1)
[0037] 其中t為系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行時(shí)段；為系統(tǒng)負(fù)荷；Pe為火電機(jī)組輸出功率；PW為風(fēng)電功 率；
[0038] 由于系統(tǒng)中負(fù)荷是時(shí)刻變化的，且風(fēng)電接入仍有大量裕度空間，僅從風(fēng)電功率角 度出發(fā)，利用儲能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)，將制約風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，同時(shí)當(dāng)風(fēng)電功率未超出系統(tǒng)平 衡時(shí)，利用儲能系統(tǒng)調(diào)控風(fēng)電功率將導(dǎo)致其過度調(diào)控，損害儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，為提 高風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，引入風(fēng)電接納可行域，即在不同時(shí)刻電網(wǎng)可接納空間，將風(fēng)電等效為負(fù)的 負(fù)荷，其與系統(tǒng)負(fù)荷之和即為等效負(fù)荷，等效負(fù)荷不應(yīng)超出常規(guī)機(jī)組最小出力，因此風(fēng)電接 納可行域其允許風(fēng)電入網(wǎng)的最大功率值為系統(tǒng)負(fù)荷與火電最小出力差值，即風(fēng)電接納可行 域極值P limit，其表達(dá)式為：
[0039] Piimit ⑴-PL(t) ~PG min (2)
[0040] 其中PG. min為火電機(jī)組最小出力。
[0041] 風(fēng)電接納可行域?yàn)?br>[0042] Pw(t)彡P(guān)limit(t) (3)從圖4的風(fēng)電接納可行域極值與風(fēng)電功率曲線可知：在負(fù) 荷低谷時(shí)間段內(nèi)，風(fēng)電功率超出風(fēng)電接納可行域時(shí)間段較少且功率較小。
[0043] 2.匹配風(fēng)電接納可行域的儲能系統(tǒng)控制
[0044] 考慮風(fēng)電場群整體輸出功率與風(fēng)電接納可行域，利用儲能系統(tǒng)對風(fēng)電功率進(jìn)行調(diào) 控，則能夠較準(zhǔn)確的改善系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量；然而由于儲能系統(tǒng)價(jià)格昂貴，采用"低儲高發(fā)"的調(diào) 控方法以得到儲能系統(tǒng)運(yùn)行收益；其調(diào)控方法為，在負(fù)荷低谷時(shí)段，利用儲能系統(tǒng)吸收超出 可行域的風(fēng)電功率；在負(fù)荷高峰時(shí)段，且風(fēng)電接納可行域尚有裕度時(shí)，調(diào)控儲能系統(tǒng)放電， 提高風(fēng)電入網(wǎng)電量；在負(fù)荷低谷時(shí)間段（ti-t 2)，儲能系統(tǒng)充電，功率PESS為
[0045]
(4)
[0046] 在負(fù)荷高峰時(shí)間段（t3_t4)，儲能系統(tǒng)放電，功率P ESS為
[0047]
(5)
[0048] 儲能系統(tǒng)配置容量E為：
[0049]
(6)
[0050] 式中ndisdmge分別為儲能系統(tǒng)放電效率。
[0051] 圖5顯示的是，當(dāng)儲能系統(tǒng)額定功率為25MW時(shí)，儲能系統(tǒng)的充放電功率變化情況。
[0052] 圖6為在給定計(jì)算條件下，不同額定功率下儲能系統(tǒng)配置容量，隨著儲能系統(tǒng)額 定功率的增加，其所需儲能系統(tǒng)配置容量也隨之增加，但當(dāng)儲能系統(tǒng)增加到26. 30MW時(shí)，其 配置容量保持不變，這是因?yàn)樵谪?fù)荷低谷時(shí)段，儲能系統(tǒng)的額定功率達(dá)到了風(fēng)電功率與風(fēng) 電接納可行域極限值的最大差值，因此繼續(xù)增大儲能系統(tǒng)額定功率，其配置容量也將不會(huì) 改變。
[0053] 利用一年實(shí)測風(fēng)電功率曲線作為其在儲能運(yùn)行周期內(nèi)的研宄對象，計(jì)算儲能系統(tǒng) 所提尚的風(fēng)電電量。圖7為儲能系統(tǒng)在不同額定功率下所提尚的風(fēng)電入網(wǎng)電量。由圖可知： 隨著儲能系統(tǒng)額定功率的增加，提高的風(fēng)電入網(wǎng)電量隨之增加，但其增長速率隨之減小。
[0054] 本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算條件、圖例等僅用于對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，并非窮舉， 并不構(gòu)成對權(quán)利要求保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的啟示，不 經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就能夠想到其它實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方法，其特征是，它包括w下步驟： 1) 確定風(fēng)電接納可行域 大規(guī)模風(fēng)電的接入電網(wǎng)，給電源側(cè)帶來隨機(jī)波動(dòng)，源網(wǎng)矛盾問題凸顯；因此，對風(fēng)電功 率進(jìn)行調(diào)控，使系統(tǒng)發(fā)電功率與負(fù)荷需求保持平衡；即； PlU) =p,(t)+p"(t) (1) 其中t為系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行時(shí)段；為系統(tǒng)負(fù)荷；Pe為火電機(jī)組輸出功率；p"為風(fēng)電功率； 由于系統(tǒng)中負(fù)荷是時(shí)刻變化的，且風(fēng)電接入仍有大量裕度空間，僅從風(fēng)電功率角度出 發(fā)，利用儲能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)，將制約風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，同時(shí)當(dāng)風(fēng)電功率未超出系統(tǒng)平衡 時(shí)，利用儲能系統(tǒng)調(diào)控風(fēng)電功率將導(dǎo)致其過度調(diào)控，損害儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，為提高 風(fēng)電入網(wǎng)規(guī)模，引入風(fēng)電接納可行域，即在不同時(shí)刻電網(wǎng)可接納空間，將風(fēng)電等效為負(fù)的負(fù) 荷，其與系統(tǒng)負(fù)荷之和即為等效負(fù)荷，等效負(fù)荷不應(yīng)超出常規(guī)機(jī)組最小出力，因此風(fēng)電接納 可行域其允許風(fēng)電入網(wǎng)的最大功率值為系統(tǒng)負(fù)荷與火電最小出力差值，即風(fēng)電接納可行域 極值PiMt，其表達(dá)式為： Plimit(t)=PL(t)-PG.min似 其中P。mi。為火電機(jī)組最小出力； 風(fēng)電接納可行域?yàn)镻w(t) ^Pli.it(t) (3) 2) 匹配風(fēng)電接納可行域的儲能系統(tǒng)控制 考慮風(fēng)電場群整體輸出功率與風(fēng)電接納可行域，利用儲能系統(tǒng)對風(fēng)電功率進(jìn)行調(diào)控， 改善系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量；因儲能系統(tǒng)價(jià)格昂貴，在負(fù)荷低谷時(shí)段，利用儲能系統(tǒng)吸收超出可行 域的風(fēng)電功率；在負(fù)荷局峰時(shí)段，且風(fēng)電接納可行域尚有裕度時(shí)，調(diào)控儲能系統(tǒng)放電，提局 風(fēng)電入網(wǎng)電量，W獲得儲能系統(tǒng)最佳的運(yùn)行收益，在負(fù)荷低谷時(shí)間段儲能系統(tǒng)充 電，功率Pess為在負(fù)荷高峰時(shí)間段（t3-t4)，儲能系統(tǒng)放電，功率Pess為儲能系統(tǒng)配置容量E為；式中ndisdwge分別為儲能系統(tǒng)放電效率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種匹配風(fēng)電接納可行域儲能系統(tǒng)的控制方法，其特點(diǎn)是：包括確定風(fēng)電接納可行域和匹配風(fēng)電接納可行域的儲能系統(tǒng)控制步驟，不只是孤立考慮風(fēng)電功率本身或僅針對系統(tǒng)負(fù)荷，而是為了能夠較準(zhǔn)確的改善系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，儲能系統(tǒng)的調(diào)控全面考慮系統(tǒng)、風(fēng)電功率及其他因素，在負(fù)荷低谷時(shí)段，利用儲能系統(tǒng)吸收超出可行域的風(fēng)電功率；在負(fù)荷高峰時(shí)段，且風(fēng)電接納可行域尚有裕度時(shí)，調(diào)控儲能系統(tǒng)放電，提高風(fēng)電入網(wǎng)電量，避免儲能系統(tǒng)過度調(diào)控。
【IPC分類】H02J3/24, H02J3/28
【公開號】CN104934996
【申請?zhí)枴緾N201510406455
【發(fā)明人】嚴(yán)干貴, 李軍徽, 王月, 葛延峰, 馮凱翔, 高凱
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 東北電力大學(xué), 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月12日