一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电技术领域，是一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方 法。
【背景技术】
[0002] 风电占比的提高导致大规模风电功率波动给系统调峰带来很大压力。东北电网以 火电调峰为主，火电机组功率调节范围非常有限（冬季供热机组调节范围更小），有限的功 率调节能力与大规模风电功率波动形成了严重的源网矛盾，制约着电网风电接纳规模，造 成大量弃风。
[0003] 储能系统能够实现能量的时空迀移，被认为是提高可再生能源接入规模的有效手 段。但目前利用储能系统对风电功率的优化调控，只是孤立考虑风电功率本身或仅针对系 统负荷。然而为了能够较准确的改善系统运行质量，储能系统的调控应全面考虑系统、风 电功率及其他因素，否则当风电功率波动量小，未超出系统平衡时，将导致储能系统过度调 控，损害风电场、电网的经济运行，同时制约着电网接纳风电能力的进一步提高。因此设计 合理的储能系统运行控制方法对储能系统运行具有重大意义。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方 法，能够避免储能系统过度调控所带来的不良影响，从全网角度出发，通过系统负荷实际需 求，确定风电接纳可行域，调控风电功率不超出可行域，保障系统运行安全。
[0005] 解决其技术问题采用的技术方案是，一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方 法，其特征是，它包括以下步骤：
[0006] 1)确定风电接纳可行域
[0007] 大规模风电的接入电网，给电源侧带来随机波动，源网矛盾问题凸显；因此，对风 电功率进行调控，使系统发电功率与负荷需求保持平衡；即：
[0008] PL(t) =PG(t)+Pff(t) (1)
[0009] 其中t为系统调度运行时段；为系统负荷；Pe为火电机组输出功率；PW为风电功 率；
[0010] 由于系统中负荷是时刻变化的，且风电接入仍有大量裕度空间，仅从风电功率角 度出发，利用储能平抑风电功率波动，将制约风电入网规模，同时当风电功率未超出系统平 衡时，利用储能系统调控风电功率将导致其过度调控，损害储能系统经济运行，因此，为提 高风电入网规模，引入风电接纳可行域，即在不同时刻电网可接纳空间，将风电等效为负的 负荷，其与系统负荷之和即为等效负荷，等效负荷不应超出常规机组最小出力，因此风电接 纳可行域其允许风电入网的最大功率值为系统负荷与火电最小出力差值，即风电接纳可行 域极值p limit，其表达式为：
[0011] Plimit ⑴-PL(t) ~PG min (2)
[0012] 其中Pc. min为火电机组最小出力；
[0013] 风电接纳可行域为 _4]Pff(t) ^Plimit(t) (3)
[0015] 2)匹配风电接纳可行域的储能系统控制
[0016] 考虑风电场群整体输出功率与风电接纳可行域，利用储能系统对风电功率进行调 控，改善系统的运行质量；因储能系统价格昂贵，在负荷低谷时段，利用储能系统吸收超出 可行域的风电功率；在负荷高峰时段，且风电接纳可行域尚有裕度时，调控储能系统放电， 提高风电入网电量，以获得储能系统最佳的运行收益，在负荷低谷时间段，储能系统 充电，功率PESS为
[0017]
(4) ' rr U1JX1L ' -?
[0018]在负荷高峰时间段（t3_t4)，储能系统放电，功率PESS为
[0019]
⑶
[0020] 储能系统配置容量E为：
[0021]
(6)
[0022] 式中ndisdmge分别为储能系统放电效率。
[0023] 本发明研宄了提高电网风电接纳的储能系统控制问题，分析了制约风电接纳的源 网瓶颈，提出了匹配风电接纳可行域储能系统的控制方法，避免储能系统过度调控所带来 的不良影响，具有科学合理，效果佳，实用价值高等优点。
【附图说明】
[0024] 图1典型日负荷曲线不意图；
[0025] 图2典型日风电功率曲线示意图；
[0026] 图3 -年内风电功率曲线示意图；
[0027] 图4风电接纳可行域极值与风电功率曲线示意图；
[0028] 图5储能系统充放电功率曲线示意图；
[0029] 图6不同额定功率下储能系统配置容量曲线示意图；
[0030] 图7不同额定功率下提高的风电入网电量曲线示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面利用附图和实施例对本发明的匹配风电接纳可行域储能系统的控制方法作 进一步说明。
[0032] 本实例以某省电网为例进行算例分析，该省风电场群总装机容量为2028MW，火电 机组最小出力为14570MW，该地区负荷低谷时段为0:46-6:00,高峰时段为16:31-18:30。选 取典型调度日内，各时段电网负荷数据及风电数据计算储能容量需求，其负荷与风电数据 分别如附图1和图2所示。利用一年实测风电功率曲线作为其在储能运行周期内的研宄 对象，计算储能系统所提高的风电电量，其风电数据如附图3所示。选取钒液流电池储能系 统。
[0033] 在上述计算条件下，应用本发明方法对匹配风电接纳可行域的储能系统控制方法 的结果如下：
[0034] 1.确定风电接纳可行域
[0035] 在传统电力系统规划与运行中，通过安排或者控制发电功率来追踪负荷的变化， 从而保持系统有裕度的平衡；大规模风电的接入，给电源侧带来随机波动，源网矛盾问题凸 显；因此，应对风电功率进行调控使系统发电功率与负荷需求尽可能地保持平衡；即：
[0036] PL(t) =PG(t)+Pff(t) (1)
[0037] 其中t为系统调度运行时段；为系统负荷；Pe为火电机组输出功率；PW为风电功 率；
[0038] 由于系统中负荷是时刻变化的，且风电接入仍有大量裕度空间，仅从风电功率角 度出发，利用储能平抑风电功率波动，将制约风电入网规模，同时当风电功率未超出系统平 衡时，利用储能系统调控风电功率将导致其过度调控，损害储能系统经济运行，因此，为提 高风电入网规模，引入风电接纳可行域，即在不同时刻电网可接纳空间，将风电等效为负的 负荷，其与系统负荷之和即为等效负荷，等效负荷不应超出常规机组最小出力，因此风电接 纳可行域其允许风电入网的最大功率值为系统负荷与火电最小出力差值，即风电接纳可行 域极值P limit，其表达式为：
[0039] Piimit ⑴-PL(t) ~PG min (2)
[0040] 其中PG. min为火电机组最小出力。
[0041] 风电接纳可行域为
[0042] Pw(t)彡Plimit(t) (3)从图4的风电接纳可行域极值与风电功率曲线可知：在负 荷低谷时间段内，风电功率超出风电接纳可行域时间段较少且功率较小。
[0043] 2.匹配风电接纳可行域的储能系统控制
[0044] 考虑风电场群整体输出功率与风电接纳可行域，利用储能系统对风电功率进行调 控，则能够较准确的改善系统运行质量；然而由于储能系统价格昂贵，采用"低储高发"的调 控方法以得到储能系统运行收益；其调控方法为，在负荷低谷时段，利用储能系统吸收超出 可行域的风电功率；在负荷高峰时段，且风电接纳可行域尚有裕度时，调控储能系统放电， 提高风电入网电量；在负荷低谷时间段（ti-t 2)，储能系统充电，功率PESS为
[0045]
(4)
[0046] 在负荷高峰时间段（t3_t4)，储能系统放电，功率P ESS为
[0047]
(5)
[0048] 储能系统配置容量E为：
[0049]
(6)
[0050] 式中ndisdmge分别为储能系统放电效率。
[0051] 图5显示的是，当储能系统额定功率为25MW时，储能系统的充放电功率变化情况。
[0052] 图6为在给定计算条件下，不同额定功率下储能系统配置容量，随着储能系统额 定功率的增加，其所需储能系统配置容量也随之增加，但当储能系统增加到26. 30MW时，其 配置容量保持不变，这是因为在负荷低谷时段，储能系统的额定功率达到了风电功率与风 电接纳可行域极限值的最大差值，因此继续增大储能系统额定功率，其配置容量也将不会 改变。
[0053] 利用一年实测风电功率曲线作为其在储能运行周期内的研宄对象，计算储能系统 所提尚的风电电量。图7为储能系统在不同额定功率下所提尚的风电入网电量。由图可知： 随着储能系统额定功率的增加，提高的风电入网电量随之增加，但其增长速率随之减小。
[0054] 本发明实施例中的计算条件、图例等仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举， 并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不 经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
【主权项】
1.一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方法，其特征是，它包括w下步骤： 1) 确定风电接纳可行域 大规模风电的接入电网，给电源侧带来随机波动，源网矛盾问题凸显；因此，对风电功 率进行调控，使系统发电功率与负荷需求保持平衡；即； PlU) =p,(t)+p"(t) (1) 其中t为系统调度运行时段；为系统负荷；Pe为火电机组输出功率；p"为风电功率； 由于系统中负荷是时刻变化的，且风电接入仍有大量裕度空间，仅从风电功率角度出 发，利用储能平抑风电功率波动，将制约风电入网规模，同时当风电功率未超出系统平衡 时，利用储能系统调控风电功率将导致其过度调控，损害储能系统经济运行，因此，为提高 风电入网规模，引入风电接纳可行域，即在不同时刻电网可接纳空间，将风电等效为负的负 荷，其与系统负荷之和即为等效负荷，等效负荷不应超出常规机组最小出力，因此风电接纳 可行域其允许风电入网的最大功率值为系统负荷与火电最小出力差值，即风电接纳可行域 极值PiMt，其表达式为： Plimit(t)=PL(t)-PG.min似 其中P。mi。为火电机组最小出力； 风电接纳可行域为Pw(t) ^Pli.it(t) (3) 2) 匹配风电接纳可行域的储能系统控制 考虑风电场群整体输出功率与风电接纳可行域，利用储能系统对风电功率进行调控， 改善系统的运行质量；因储能系统价格昂贵，在负荷低谷时段，利用储能系统吸收超出可行 域的风电功率；在负荷局峰时段，且风电接纳可行域尚有裕度时，调控储能系统放电，提局 风电入网电量，W获得储能系统最佳的运行收益，在负荷低谷时间段储能系统充 电，功率Pess为在负荷高峰时间段（t3-t4)，储能系统放电，功率Pess为储能系统配置容量E为；式中ndisdwge分别为储能系统放电效率。
【专利摘要】本发明涉及一种匹配风电接纳可行域储能系统的控制方法，其特点是：包括确定风电接纳可行域和匹配风电接纳可行域的储能系统控制步骤，不只是孤立考虑风电功率本身或仅针对系统负荷，而是为了能够较准确的改善系统运行质量，储能系统的调控全面考虑系统、风电功率及其他因素，在负荷低谷时段，利用储能系统吸收超出可行域的风电功率；在负荷高峰时段，且风电接纳可行域尚有裕度时，调控储能系统放电，提高风电入网电量，避免储能系统过度调控。
【IPC分类】H02J3/24, H02J3/28
【公开号】CN104934996
【申请号】CN201510406455
【发明人】严干贵, 李军徽, 王月, 葛延峰, 冯凯翔, 高凯
【申请人】国家电网公司, 东北电力大学, 国网辽宁省电力有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月12日
文档序号 :
【 9219190 】
技术研发人员：严干贵,李军徽,王月,葛延峰,冯凯翔,高凯
技术所有人：国家电网公司,东北电力大学,国网辽宁省电力有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
技术研发人员：严干贵,李军徽,王月,葛延峰,冯凯翔,高凯
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