[發明專利]一種基于儲能系統參與含大規模海上風電的調頻優化運行方法

有效

• 申請號: 202011534566.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112564109B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 黃海;李榮敏;姜文瑾;嚴通煜;羅志將
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/28;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

1.一種基于儲能系統參與含大規模海上風電的調頻優化運行方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，選定某沿海地區已配建儲能系統的海上風電場，獲取海上風電預測出力值和儲能系統相關參數，輸入儲能系統參與含大規模海上風電的調頻優化運行的原始參數；

步驟2，根據PJM市場歷史電價數據，應用場景法生成典型電價場景，計算各場景下相同時段下的平均電價作為該時段的電價；

步驟2所述的場景法，具體表述為：

采用自回歸-滑動平均模型進行場景生成，模型具體如下表示：

式中，p與q分別為該模型的階數，與θ_j分別為模型的待定系數，x_t代表一個時間序列，a_t表示誤差，即白噪聲序列的滑動平均；

采用后向縮減法進行場景縮減，具體過程如下：

1)將生成的場景進行編號，并產生保留集A＝{S₀,…,S_i,…S_n}，置棄用集B＝B₀為空集，令k＝0；

2)判定第k次迭代中需剔除掉的場景α_k，并將剔除掉的場景α_k移至棄用集J；修改與被剔除的場景α_k距離最近的場景S_m的概率為：

P(S'_m)＝P(S_m)+P(α_k)

式中，P(S'_m)為場景S_m改變后的概率；

3)重復過程2)，并不斷進行迭代獲取最終所需場景數為止；

步驟3，建立各收益模型，包括海上風電和儲能系統在能量市場的收益模型、儲能系統調頻收益模型、環境效益模型以及儲能系統損耗成本模型；

步驟3所述的各收益模型，具體表述為：

海上風電和儲能系統在能量市場的收益：

F₁＝f₁₁-f₁₂

海上風電和儲能系統參與能量市場交易獲得的收益：

f₁₁＝ρ_tP_wc,tΔt

P_wc,t＝P_w,t+P_dis,t-P_ch,t

因海上風電出力不確定性、海上風電輸出功率限制以及儲能系統參與調頻等所導致的風儲出力偏差懲罰成本：

式中，ρ_t為t時段能量市場的電價；P_wc,t為海上風電與儲能系統在能量市場t時刻總出力值；P_w,t為海上風電場在t時刻的實際出力；P_wp,t為海上風電場在t時刻的計劃出力；P_ch,t、P_dis,t為儲能系統在時刻t的充電功率和放電功率；α₁、α₂分別為風儲聯合系統出力過剩與出力不足時的懲罰系數；

儲能系統調頻收益包括容量補償和里程補償：

F₂＝f₂₁+f₂₂

容量補償：

式中，n為儲能系統參與電力輔助服務的每日總交易時段數；M₁為儲能系統的投運率；P_fm,t為儲能系統在t時段參與調頻時上報的功率；P_r,t為儲能系統在t時段參與調頻時的容量補償標準；

里程補償：

調頻里程數：

式中，M₂為調節系數；K_t為儲能系統在t時段的綜合性能指標；D_t為儲能系統在t時段的調頻里程數；Q_d,t為儲能系統在t時段的調頻里程補償標準；β為0、1變量；P_c,t為儲能充電或放電功率值；

環境效益：

式中，Q_N為國內標準煤燃燒一噸可產生的電量；W_dis,t為儲能系統在t時刻參與電力輔助調頻的放電電量；λ_i為第i種污染氣體的單位環境價值；m_cf(·)為常規火電燃煤調頻機組燃燒一噸煤產生的污染氣體排放量；

儲能系統損耗成本：

儲能系統的全壽命周期的初期建設成本：

C＝C_PP_N+C_eE_N

儲能系統在Δt時段內的放電電量：

E_Δt＝(P_dis,t+P_fm,t-P_ch,t)Δt

式中，C_P、C_e為儲能系統的單位功率和單位容量成本；P_N、E_N分別為儲能系統的額定功率和額定容量；a、b為儲能成本損耗計算系數；

步驟4，構建儲能系統參與含大規模海上風電的調頻輔助服務以海上風電和儲能系統聯合運行收益最大為目標函數的優化運行模型；

步驟5，建立模型約束條件，包括儲能系統充放電狀態約束、充放電功率約束、容量約束，儲能系統參與調頻輔助服務功率約束以及海上風電聯合儲能系統參與能量市場的總功率約束；

步驟6，建立海上風電出力模糊機會約束；

步驟7，依據步驟3、4、5、6建立的優化運行模型，采用海上風電和儲能系統參與能量市場和調頻輔助服務的方法進行優化運行，基于MATLAB優化工具箱對模型進行求解；

步驟8，輸出不同場景下海上風電出力值和海上風電聯合儲能系統的出力值。