[發(fā)明專利]一種基于儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻優(yōu)化運行方法

有效

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• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112564109B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃海;李榮敏;姜文瑾;嚴通煜;羅志將
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

本發(fā)明提出一種基于儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻優(yōu)化運行方法：選定某沿海地區(qū)已配建儲能系統(tǒng)的海上風(fēng)電場，獲取海上風(fēng)電預(yù)測出力值和儲能系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)以及利用場景分析法獲取能量市場電價；以海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)聯(lián)合收益最大為目標，構(gòu)建儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻輔助服務(wù)優(yōu)化運行模型；考慮海上風(fēng)電出力不確定性，建立海上風(fēng)電出力模糊機會約束；采用海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)參與能量市場和調(diào)頻輔助服務(wù)的方法進行優(yōu)化運行，基于MATLAB優(yōu)化工具箱對模型進行求解。本發(fā)明對海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)出力進行優(yōu)化運行，可有效減少海上風(fēng)電棄風(fēng)量，提高海上風(fēng)電與儲能系統(tǒng)聯(lián)合運行的總體收益與社會效益，并縮短儲能系統(tǒng)的投資回收年限。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力輔助服務(wù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻優(yōu)化運行方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著日趨嚴重的能源危機問題和環(huán)境問題，諸如海上風(fēng)電等可再生能源越來越受到廣泛關(guān)注。我國海岸線長達1.8萬公里，擁有發(fā)展海上風(fēng)電的天然優(yōu)勢，以福建、廣東、浙江、江蘇等為代表的沿海省份具有豐富的海上風(fēng)電資源，各沿海省份正大力開發(fā)海上風(fēng)電資源。海上風(fēng)電與陸上風(fēng)電相比，具有距離用電負荷中心近、海上風(fēng)機不占用土地資源、出力波動較小以及海上風(fēng)機效率更高等特點。海上風(fēng)電的大規(guī)模運用可有效應(yīng)對能源危機問題和環(huán)境問題，但大規(guī)模海上風(fēng)電消納仍存在問題。

針對大規(guī)模海上風(fēng)電消納問題，儲能系統(tǒng)是解決該問題的有效方法之一，其在海上風(fēng)電出力峰階段儲存電能，在出力低谷階段釋放電能，以獲取更多的電能收益。但當(dāng)前儲能系統(tǒng)投資成本仍較高，尤其是大規(guī)模儲能系統(tǒng)，僅依靠儲能系統(tǒng)參與電能交易以提高經(jīng)濟效益的方法，儲能系統(tǒng)成本回收年限長，且儲能系統(tǒng)利用率較低。儲能系統(tǒng)因具有快速調(diào)節(jié)等特性能夠有效參與調(diào)頻輔助服務(wù)，已成為了優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源。目前，針對儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻的研究主要是儲能系統(tǒng)輔助傳統(tǒng)火電機組參與調(diào)頻，少有有關(guān)儲能系統(tǒng)依托大規(guī)模新能源參與調(diào)頻輔助服務(wù)的研究相對較少。有關(guān)儲能系統(tǒng)依托大規(guī)模新能源參與調(diào)頻輔助服務(wù)的相關(guān)研究，未考慮儲能系統(tǒng)損耗成本問題、能量市場電價不確定性問題以及新能源不確定性問題。因此，急需一種考慮儲能系統(tǒng)損耗成本問題、能量市場電價不確定性問題以及新能源不確定性問題的方法，使儲能系統(tǒng)能更有效地依托大規(guī)模海上風(fēng)電參與調(diào)頻輔助服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何結(jié)合儲能系統(tǒng)和大規(guī)模海上風(fēng)電參與調(diào)頻輔助服務(wù)，同時考慮儲能系統(tǒng)損耗成本問題、能量市場電價不確定性問題以及新能源不確定性問題，根據(jù)儲能系統(tǒng)初始投資成本、場景法與模糊機會約束，以解決上述問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻優(yōu)化運行方法,包括如下步驟：

(1)選定某沿海地區(qū)已配建儲能系統(tǒng)的海上風(fēng)電場，獲取海上風(fēng)電預(yù)測出力值和儲能系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，輸入儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻優(yōu)化運行的原始參數(shù)；

(2)根據(jù)PJM市場歷史電價數(shù)據(jù)，應(yīng)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；

(3)建立各收益模型，包括海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)在能量市場的收益模型、儲能系統(tǒng)調(diào)頻收益模型、環(huán)境效益模型以及儲能系統(tǒng)損耗成本模型；

(4)構(gòu)建儲能系統(tǒng)參與含大規(guī)模海上風(fēng)電的調(diào)頻輔助服務(wù)以海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)聯(lián)合運行收益最大為目標函數(shù)的優(yōu)化運行模型；

(5)建立模型約束條件，包括儲能系統(tǒng)充放電狀態(tài)約束、充放電功率約束、容量約束，儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)功率約束以及海上風(fēng)電聯(lián)合儲能系統(tǒng)參與能量市場的總功率約束；

(6)建立海上風(fēng)電出力模糊機會約束；

(7)依據(jù)步驟(3)、(4)、(5)、(6)建立的優(yōu)化運行模型，采用海上風(fēng)電和儲能系統(tǒng)參與能量市場和調(diào)頻輔助服務(wù)的方法進行優(yōu)化運行，基于MATLAB優(yōu)化工具箱對模型進行求解。

(8)輸出不同場景下海上風(fēng)電出力值和海上風(fēng)電聯(lián)合儲能系統(tǒng)的出力值。