[發明專利]用于平抑風電功率波動的混合儲能電站容量確定方法

有效

• 申請號: 201410062240.4
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103927588A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 袁弘;李建祥;劉海波;張秉良
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;H02J15/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及功率波動平抑領域，尤其涉及一種用于平抑風電功率波動的混合儲能電站容量確定方法。

背景技術

隨著可再生能源滲透率的提升，其波動性給電網的安全可靠運行帶來了巨大挑戰。儲能電站因其對能量的充放特性，使其成為平滑可再生能源功率，克服其波動性的重要方式。風電場配置儲能的關鍵問題之一在于，面對平滑效果與投入成本間的制約關系，如何協調確定儲能容量，使有限容量同時滿足儲能系統運行的有效性和經濟性。可見，儲能電站的容量優化是風電場儲能配置規劃的重要內容。

目前對于混合儲能電站容量規劃問題研究并不多見。

VRLA屬于能量型儲能裝置，輸出功率變化范圍小，速度慢且充放電次數少，同時成本低，可用來補償風功率中波動平緩、能量較大的趨勢分量；UC具備頻繁充放電切換響應能力，可充放電次數高，適用于呈現頻繁快速變化特性的隨機分量的波動平抑，同時目前UC成本要比VRLA昂貴的多。由此可見，混合儲能電站的運行應發揮UC頻繁充放特性同時限制其容量，使其在小幅能量充放區間中發揮作用；對于VRLA應有效避免充放電狀態頻繁轉換，并適當提升其相對容量，使其在大幅值能量的充放電區間中工作。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于荷電狀態動態調整的儲能電站容量規劃方法，該方法實現了顧及調度需求、儲能運行壽命和經濟性的儲能容量最優化。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于平抑風電功率波動的混合儲能電站容量確定方法，包括以下步驟：

（1）以減小蓄電池充放電次數或者減小電容容量為目標建立混合儲能電站充放電過程模型。

（2）以混合儲能電站建設成本和運行成本總和最小為目標構建混合儲能電站容量優化目標函數，并建立混合儲能電站充放電功率的約束條件和容量約束條件。

（3）在滿足混合儲能電站充放電過程模型的條件下，選用PSO算法對混合儲能電站容量優化目標函數進行求解計算，確定混合儲能電站最優容量數值。

所述步驟（1）中以減小蓄電池充放電次數為目標的混合儲能電站充放電過程模型為：

設P(t)為t時刻風電機組輸出功率P_W(t)與時段參考輸出功率P_ref(t)的差值：

P(t)=P_W(t)-P_ref(t)

將P(t)分解為高頻分量P_ΔH(t)和趨勢分量P_ΔL(t)，且滿足：

P(t)=P_ΔH(t)+P_ΔL(t)

設f(t)為P_ΔL(t)與零值的關系標志位，且f(t)的正負號與P_ΔL(t)相同，當滿足f(t-1)·f(t)<0時：

若f(t)>0且Δt_f＜Δt_thr，則S_bat.VRLA＝-1，P_discha.VRLA=0。

若f(t)<0且Δt_f<Δt_thr，則S_bat.VRLA=1，P_charge.VRLA=0。

式中，f(t-1)·f(t)<0表示PΔL(t)與零值關系發生改變；Δt_f為f(t)保持當前狀態的持續時間；Δt_thr為持續時間閾值；P_diacha.VRLA表示蓄電池放電功率，P_charge.VRLA表示蓄電池充電功率；S_bat.VRLA為蓄電池充電、放電及浮充狀態標志，分別對應數值1，-1，0。

所述步驟（1）中以減小電容容量為目標的混合儲能電站充放電過程模型為：

設P(t)為t時刻風電機組輸出功率P_W(t)與時段參考輸出功率P_ref(t)的差值：

P(t)=P_W(t)-P_ref(t)

將P(t)分解為高頻分量P_ΔH(t)和趨勢分量P_ΔL(t)，且滿足：

P(t)=P_ΔH(t)+P_ΔL(t)

則