[發(fā)明專利]基于光伏接納可行域的儲能控制策略及經(jīng)濟性評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610389580.7
• 申請日: 2016-06-04
• 公開（公告）號: CN106058918B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔楊;許伯陽;嚴(yán)干貴;張節(jié)潭
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種基于光伏接納可行域的儲能控制策略及經(jīng)濟性評價方法，其特征在于，它包括以下內(nèi)容：

1)光伏接納可行域

電力系統(tǒng)是一個功率實時平衡的系統(tǒng)，根據(jù)日前負(fù)荷預(yù)測安排當(dāng)天電源出力計劃，光伏功率P_solar(t)的接入會影響源—網(wǎng)—荷功率的實時平衡，區(qū)域電網(wǎng)功率平衡關(guān)系如(1)式：

P_load(t)＝P_H(t)+P_solar(t)+P_TH(t) (1)

其中，P_load(t)為全網(wǎng)實時負(fù)荷；P_H(t)為水力機組實時出力；P_solar(t)為光伏電站群實時出力；P_TH(t)為火力機組實時出力；

引入光伏接納可行域的概念，以計算電網(wǎng)接納光伏功率的最大值，以負(fù)荷需求與水電、火電出力和之差表示，如(2)式：

P_lim(t)＝P_load(t)-P_H·min(t)-P_Th·min(t) (2)

式中，P_lim為接納可行域限值；P_H·min為水力機組最小出力；P_TH·min為火力機組最小出力，接納可行域區(qū)域如(3)式：

P_solararea(t)≤P_lim(t) (3)

2)基于光伏接納可行域的控制

在負(fù)荷低谷、光伏出力高峰時段，利用儲能系統(tǒng)吸收超出可行域的光伏電量；在負(fù)荷高峰時段且光伏接納可行域尚有裕度時，儲能系統(tǒng)放電，

在負(fù)荷低谷時段儲能的充電功率P_ess為：

Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Psolar(t)-Plim(t)<PmPm,Psolar(t)-Plim(t)≥Pm0,Psolar(t)-Plim(t)≤0---(4)]]>

在負(fù)荷高峰時段，儲能系統(tǒng)放電功率P_ess為：

Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Plim(t)-Psolar(t)<Pm-Pm,Plim(t)-Psolar(t)≥Pm0,Plim(t)-Psolar(t)≤0---(5)]]>

儲能系統(tǒng)容量配置E_bs(t)為：

Ebs(t)=ηcharge∫0TPess(t)dt---(6)]]>

式中，T為一個調(diào)度日內(nèi)儲能系統(tǒng)總充電時間；

3)儲能系統(tǒng)的運行的評價

a)儲能平抑后光伏電站群的棄光電量

在光伏出力大于調(diào)度計劃出力時，受儲能系統(tǒng)自身的額定功率和額定容量限制，光伏功率波動不能被完全平抑，將導(dǎo)致一部分光伏出力不能上網(wǎng)，這部分電量為“棄光電量”，如(7)-(10)式：

P_non1＝P_solar(t)-P_m(t) (7)

功率限制棄光電量為：

Enon1=∫0TPnon1(t)dt---(8)]]>

容量限制棄光電量為：

Enon2=∫0T(∫t1t2Psolar(t)dt-Em)dt---(9)]]>

總棄光電量為：

E_non＝E_non1+E_non2 (10)

其中，P_non1為儲能系統(tǒng)額定功率限制棄光功率；E_non1為儲能系統(tǒng)額定功率限制棄光電量；E_non2為儲能系統(tǒng)額定容量限制棄光電量；E_non為總棄光電量；

b)儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

儲能系統(tǒng)的綜合收益M為：

M＝C_income-C_invest (11)

其中，M為儲能系統(tǒng)的綜合收益；C_income為儲能系統(tǒng)的總收益；C_invest為儲能系統(tǒng)的總投資；

儲能系統(tǒng)的投資成本C_invest有功率成本以及容量成本兩個部分構(gòu)成，具體表達(dá)式為：

Cp=ρp·Pm·(1+s)n·s(1+s)n-1---(12)]]>

CE=ρE·Em·(1+s)n·s(1+s)n-1---(13)]]>

C_invest＝(C_p+C_E)·(1+r) (14)

其中，C_p為儲能系統(tǒng)功率成本；P_m為儲能系統(tǒng)額定功率；C_E為儲能系統(tǒng)容量成本；E_m為儲能系統(tǒng)額定容量；ρ_p為儲能系統(tǒng)單位功率成本；ρ_E為儲能系統(tǒng)單位容量成本；s為貼現(xiàn)率；n為儲能系統(tǒng)運行年限；r為儲能系統(tǒng)運行及維護(hù)費用與初始投資的比例；

儲能系統(tǒng)的收益包括儲能的“低儲高發(fā)”運行收益C_d，提高光伏入網(wǎng)規(guī)模的電量收益C_g，以及減少CO₂排放的收益C_e，

C_income＝C_d+C_g+C_e (15)

C_d＝ρ_dE_mη_charge-ρ_cE_m/η_discharge (16)

其中，ρ_d為負(fù)荷高峰時的電價；ρ_c為負(fù)荷低峰時的電價；η_charge為儲能系統(tǒng)的充電效率；η_discharge為儲能系統(tǒng)放電效率；

利用儲能系統(tǒng)多接納的光伏電量收益表達(dá)式為：

C_g＝ρ_pvE_d(17)

其中，E_d為應(yīng)用該策略儲能系統(tǒng)多接納的光伏能量；ρ_PV為光伏電站發(fā)電入網(wǎng)價格，

Ed=Σi=1365n∫0iTPcharge(t)dt---(18)]]>

其中，i為第i個調(diào)度日；n為儲能系統(tǒng)的運行年限，

儲能系統(tǒng)提高了光伏入網(wǎng)規(guī)模，將減少CO₂排放，為此帶來的環(huán)境收益如(19)式

Ce=ρco2Edηco2---(19)]]>

其中，ρ_CO2為CO₂的交易價格；η_CO2為1MW·h的電量向大氣排放的CO₂質(zhì)量。