[發(fā)明專利]考慮時間特性和調(diào)度周期匹配的時間尺度自適應(yīng)調(diào)度模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211267003.2
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115685750A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉靜;韓麗;于曉嬌;喻洪波;王沖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發(fā)明公開了考慮時間特性和調(diào)度周期匹配的時間尺度自適應(yīng)調(diào)度模型。首先確定常見儲能裝置的響應(yīng)速度及其容量，然后根據(jù)其不同的響應(yīng)延時時間確定不同時間尺度內(nèi)發(fā)揮作用的儲能裝置可作為備用的容量，再通過時間尺度自適應(yīng)子主模型的配合動態(tài)調(diào)整時間尺度，確定不同時段的調(diào)度周期，最終將儲能裝置作為虛擬備用和機組備用一起，在不同時間周期內(nèi)承擔不同的風電消納任務(wù)，提高綜合能源系統(tǒng)調(diào)度的可靠性及其應(yīng)對風電不確定性的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風電的消納和綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，具體為考慮時間特性和調(diào)度 周期匹配的時間尺度自適應(yīng)調(diào)度模型。

背景技術(shù)

風電、光伏等新能源具有很強的不確定性，其預(yù)測偏差一般由網(wǎng)內(nèi)可控機組，如火電機組彌補。但是，在低碳轉(zhuǎn)型的背景下，風電等新能源接入電網(wǎng)的比例將越來越高， 2050年中國風能(44％)和光伏(27％)將主導(dǎo)2050年可再生能源的供應(yīng)，屆時非化 石能源占終端電能消費比例可能達到70％，此時僅靠常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對新能源的不 確定性帶來的預(yù)測誤差，因此需要探討新能源消納的新途徑。

儲能一直是新能源消納的關(guān)鍵，但是大容量電能存儲技術(shù)尚在研究中，現(xiàn)有的電儲 能容量有限，難以作為未來高比例風電的消納手段。隨著綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展，許多新的能源形式也逐步進入視野。這些能源系統(tǒng)自帶的存儲能力為新能源的消納提供了新的途徑。目前具備能源存儲能力的設(shè)備如：氫儲能系統(tǒng)中的儲氫罐、碳捕集裝置中的儲液 罐以及熱系統(tǒng)中的管網(wǎng)和熱負荷。這些設(shè)備在一定程度上具備了雙向調(diào)節(jié)能力，可用來 平抑新能源波動，彌補預(yù)測誤差。但是多種能源時間特性各異，互聯(lián)時存在難度。在電 網(wǎng)調(diào)度中，這些時間特性主要表現(xiàn)在調(diào)度指令響應(yīng)時間上。電網(wǎng)調(diào)度按照指令發(fā)布的周 期分為日前調(diào)度、日內(nèi)調(diào)度和實時調(diào)度。日前調(diào)度指令的發(fā)布周期較長，設(shè)備有足夠的 響應(yīng)時間。而日內(nèi)調(diào)度和實時調(diào)度發(fā)布周期較短，需要和各個不同形式的儲能裝置的響 應(yīng)時間匹配。以最開始被廣泛使用的電儲能為例，響應(yīng)速度最快的超級電容，可以直接 用在實時15min調(diào)度，響應(yīng)時間稍慢的蓄電池只能用于小時級的日內(nèi)調(diào)度。然而，對于 當前出現(xiàn)的其它形式儲能，時間特性更為復(fù)雜。如熱力系統(tǒng)具有大慣性、大延遲，因此 多用于日前調(diào)度。對于氫儲能系統(tǒng)，目前關(guān)于調(diào)度的研究剛剛起步，多用于日內(nèi)調(diào)度。 碳捕集系統(tǒng)的研究目前主要集中在如何減少碳排放，還未有關(guān)于碳排放和風電消納直接 關(guān)聯(lián)的文獻，更沒有涉及調(diào)度周期的研究了。另外還有一些純儲能方式，如相變儲能、 飛輪儲能等，目前關(guān)于其本體的研究較多，直接用于調(diào)度中研究較少，一般也沒涉及其 響應(yīng)速度的影響，因而也沒有這些儲能裝置時間特性與調(diào)度周期配合方面的研究。此外， 無論是4h、2h日內(nèi)調(diào)度還是15min的實時調(diào)度，都是人為固定的調(diào)度周期。調(diào)度指令 發(fā)布周期過長，新能源的多步預(yù)測誤差過大，預(yù)測值與實際值偏差過大會帶來發(fā)用電的 大幅失衡；調(diào)度指令發(fā)布周期過短，機組出力調(diào)整過于頻繁，給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來隱患。 有學(xué)者提出了一種可以自適應(yīng)調(diào)整調(diào)度周期的方法，但是該方法僅根據(jù)風電預(yù)測誤差和 火電機組提供的備用確定調(diào)度周期。

當前接入電網(wǎng)具備儲能功能的設(shè)備眾多，可以作為虛擬備用和火電機組一起平抑風 電波動，降低風電預(yù)測誤差沖擊。但是，接入電網(wǎng)中的各類儲能設(shè)備時間特性各異，調(diào)度周期的確定既需要考慮新能源預(yù)測誤差區(qū)間，還需要考慮儲能裝置響應(yīng)速度，使預(yù)測 誤差在儲能裝置能夠同步補償?shù)姆秶?/p>

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述問題，本文提出考慮時間特性和調(diào)度周期匹配的時間尺度自適 應(yīng)調(diào)度模型，通過分析常見儲能裝置的不同響應(yīng)速度及其容量，然后根據(jù)不同時間周期內(nèi)可提供備用的儲能裝置及其容量，判斷是否需要動態(tài)調(diào)整調(diào)度周期，最終確定不同時 段的調(diào)度周期，將儲能裝置作為虛擬備用和常規(guī)機組備用聯(lián)合，在不同時間周期內(nèi)承擔 不同的風電消納任務(wù)。

技術(shù)方案：考慮時間特性和調(diào)度周期匹配的時間尺度自適應(yīng)調(diào)度模型，步驟如下：

步驟1：建立綜合能源系統(tǒng)中各能源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析其不同的響應(yīng)延時時間；

步驟2：建立風電多步預(yù)測子模型；