本发明专利技术是一种协调风电场参与电力系统一次调频的储能配置方法，其特点是：包括风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法、风电场有效备用容量的确定、风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A、协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B和储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定等内容：能够在提供相同的一次调频备用的前提下，减少弃风电量带来的风电场的经济损失，实现储能系统额定功率及能量容量的最优配置，做到效益最大化。具有方法科学合理，效果佳，适用性强等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种。
技术介绍
近年来，在全球范围内煤炭、石油等传统化石能源正日趋枯竭，气候变暖、环境污 染等问题日趋严重。在此背景下W风能和太阳能为代表的可再生一次能源越来越受到人类 的重视，并得到了快速的发展，其中风力发电技术发展最为迅速。 但是风电渗透率的不断增高，给传统电力系统的安全稳定运行带来了很多前所未 有的挑战。当前主流风力发电机组变速风力发电机组，与传统火电机组不同，变速风力发电 机组转速与电力系统频率解禪，不具备惯性响应及辅助调频能力，大规模风电接入替代了 部分传统电源，减小了整个电力系统的惯性，削弱了电力系统的频率调节能力，对电力系统 的安全稳定运行构成严重威胁。考虑到风电机组参与电力系统的惯性响应对电力系统频率 稳定重要性，风电场采用进行一部分弃风来为电力系统提供一次调频备用的措施，但是风 电场进行弃风减少了风电场的上网电量，造成了客观的经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，效果佳，适用性强的 ，该方法能够在提供相同的一次调频备 用的前提下，减少弃风电量带来的风电场的经济损失，实现储能系统额定功率及能量容量 的最优配置，做到效益最大化。 阳〇化]实现本专利技术的目的采用的技术方案是，一种协调风电场参与电力系统一次调频的 储能配置方法，其特征在于：它包括W下内容： 1)风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法 风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法就是基于风电场最大有功出 力，按照一定的比例进行弃风，弃风容量为式（1) 阳008] Pcu"(t) = (l- 口）Pavali(t) (1) 阳009] 式中Peutt(t)为弃风容量；a为弃风比例系数，aG(0, 1)，a的具体取值取决与 电力系统调度部分对风电场下达的备用容量要求；Pwgii(t)为瞬时最大可发电功率； 2)风电场有效备用容量的确定 因由于风电功率具波动性，风电功率在调度周期T内也会随着风速的变化而不断 变化，由步骤1)可知，当弃风比例系数a为某一固定值、风电最大可发电功率发生变化时， 所产生的弃风容量也随之变化，为保证风电场能够在调度周期T内提供恒定的一次备用容 量，需要参考T时间内的最小弃风容量，即有效备用容量，则有效备用容量RgygllT为： 阳01 引 RavallT=min(Pcurtailed)似 阳〇1引式中Pcurtailed为弃风容量； 3)风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标由步骤2可知，采用比例弃风法得到的弃风电量的一部分并不能为电力系统提供 一次调频备用，所W定义运部分弃风电量为无用弃风电量EtUf u"uwd，运部分风能无论对于电 力系统还是对于风电场都是一种能量的浪费，为了定量分析比例弃风法的能量浪费情况， 定义了弃风利用率n运一评价指标：(3) 式中6。。,1。11。4代表总弃风电量，由弃风利用率的含义可知，对于比例弃风法弃风利 用率越高说明风能浪费越少，一次备用的效率越高； 4)协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A 应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令 周期T内最大弃风容量为有效备用容量RgygllT，即： 阳020] RavailT=max (Pcurtailed)(4) 阳02U 式中口。。,1。11。历比例弃风法所产生的弃风容量； 当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功率PESSdu= Ravall T-Pcurtalled;由实际电力系统的运行原理可知，电力系统的一次调频备用只有在电力系 统发生较大功率或者频率波动时才被释放出来，所W在电力系统需要风电场提供一次调频 备用但是没有发生较大功率波动的调度周期内，风电场不需要释放一次调频备用，此时储 能系统的放电功率Pessdu= 0 ; 5)协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B 应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令 周期T内弃风容量的平均值作为有效备用容量RwgllT，即：") 式中n为一个调度指令周期T内风电数据的点数，Ptuthikda)表示第i个时刻对 应的弃风容量；当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功率为 Pessdis-RavailT-Pcurtailed化加1Pcurtailed);储能系统的充电功率为Pesschar-Pcurtailed~Ravail T(RavailT<Pcurtailed); 6)储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定 结合高风电渗透率电力系统的一次调频需求场景，确定一年时间a内的需要储能 系统辅助风电场提供一次调频的调度时段，步骤4)和步骤5)提出的两种储能控制策略，确 定时长a内的两种控制策略的充放电功率；对分析时长a内的充放电功率进行统计学分析， 考虑储能系统的经济性，确定两种控制策略下的额定功率pAf。,。及PBf。,。;结合所确定的P 及pBf。,。及储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的场景，确定两种控制策略下的对应 的额定能量容量EAf。,。及EBf。,。； 考虑安装裡电池储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的综合效益最终从 两种控制策略中选择较优者对应的储能的容量配置作为本文的储能容量配置结果，安装储 能系统前后风电场的经济效益增加量产为：货彷二,4/、=鮮賤 式中，产I为A或B策略下为因安装储能所减少的风电场弃风电量所产生的经济效 益，产。和fX。分别为A或B策略下储能系统的投资成本和运行维护成本，储能系统减少弃风 电量的经济效益为：[003引式中，n为需要风电场提供一次调频备用的调度周期的个数，EX。。,,reduted为A或B策略下第i个调度周期弃风电量减少量，(；为风电上网电价； 储能系统投资成本产。为： 柳对f:=CP巧。,e+CpE酸(8)式中，Cp为储能系统单位充/放功率的投资成本，C。为储能系统单位容量的投资 成本，pXf。,。和E 分别为A或B策略下储能系统的额定功率及容量； 储能系统运行维护成本为；./r=C,,发， （9) 托I[003引 Cm为储能系统单位充/放功率的年运行维护成本，k为储能系统的寿命； 对安装储能系统前后采用A控制策略和B控制策略的风电场经济效益增加量FA 和FB进行比较，选择效益较好者作为储能系统的控制策略，并将对应的储能系统的额定功 率及能量容量最为储能系统的最优配置。 本专利技术的一种，能够在提供相 同的一次调频备用的前提下，减少弃风电量带来的风电场的经济损失，实现储能系统额定 功率及能量容量的最优配置，做到效益最大化。具有方法科学合理，效果佳，适用性强等优 点。【附图说明】 图1为比例弃风法原理图； 图2为有效备用容量示意图； 图3为策略A中储能系统充放电功率示意图； 图4为策略A的储能功率累计概率分布示意图； 图5为策略A的储能能量容量累计概率分布示意图； 图6为策略B中储能系统的充放电功率示意图； 图7为策略B的储能功率累计概率分布示意图； 阳048] 图8为策略B的储能能量容量累计概率分布示意图。【具体实施方式】 下面利用附图和实施例对本专利技术的一种协调风电场参与电力系统一次调频本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种协调风电场参与电力系统一次调频的储能配置方法，其特征在于：它包括以下内容：1)风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法风电场为电力系统提供一次调频备用的比例弃风法就是基于风电场最大有功出力，按照一定的比例进行弃风，弃风容量为式(1)Pcurt(t)＝(1‑α)Pavali(t) (1)式中Pcurt(t)为弃风容量；α为弃风比例系数，α∈(0,1)，α的具体取值取决与电力系统调度部分对风电场下达的备用容量要求；Pavali(t)为瞬时最大可发电功率；2)风电场有效备用容量的确定因由于风电功率具波动性，风电功率在调度周期T内也会随着风速的变化而不断变化，由步骤1)可知，当弃风比例系数α为某一固定值、风电最大可发电功率发生变化时，所产生的弃风容量也随之变化，为保证风电场能够在调度周期T内提供恒定的一次备用容量，需要参考T时间内的最小弃风容量，即有效备用容量，则有效备用容量Ravail_T为：Ravail‑T＝min(Pcurtailed[t0,t0+T]) (2)式中Pcurtailed为弃风容量；3)风电场为电力系统提供一次调频备用时弃风利用率的评价指标由步骤2可知，采用比例弃风法得到的弃风电量的一部分并不能为电力系统提供一次调频备用，所以定义这部分弃风电量为无用弃风电量Ecur_unused，这部分风能无论对于电力系统还是对于风电场都是一种能量的浪费，为了定量分析比例弃风法的能量浪费情况，定义了弃风利用率η这一评价指标：η=(1-Ecur_unusedEcuriailed)×100%---(3)]]>式中Ecurtailed代表总弃风电量，由弃风利用率的含义可知，对于比例弃风法弃风利用率越高说明风能浪费越少，一次备用的效率越高；4)协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略A应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令周期T内最大弃风容量为有效备用容量Ravail‑T，即：Ravail‑T＝max(Pcurtailed[t0,t0+T]) (4)式中Pcurtailed为比例弃风法所产生的弃风容量；当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功率PESS‑dis＝Ravail‑T‑Pcurtailed；由实际电力系统的运行原理可知，电力系统的一次调频备用只有在电力系统发生较大功率或者频率波动时才被释放出来，所以在电力系统需要风电场提供一次调频备用但是没有发生较大功率波动的调度周期内，风电场不需要释放一次调频备用，此时储能系统的放电功率PESS‑dis＝0；5)协调风电场参与电力系统一次调频储能系统的控制策略B应用比例弃风法，在满足一次调频备用持续输出15min的条件下，选择一个指令周期T内弃风容量的平均值作为有效备用容量Ravail‑T，即：Ravail-T=Σi=1nPcurtailed(i)/n---(5)]]>式中n为一个调度指令周期T内风电数据的点数，Pcurtailed(i)表示第i个时刻对应的弃风容量；当风电场结合储能系统参与电力系统一次调频时，储能系统的放电功率为PESS‑dis＝Ravail‑T‑Pcurtailed(Ravail‑T≥Pcurtailed)；储能系统的充电功率为PESS‑char＝Pcurtailed‑Ravail‑T(Ravail‑T＜Pcurtailed)；6)储能系统额定功率容量和额定能量容量的确定结合高风电渗透率电力系统的一次调频需求场景，确定一年时间a内的需要储能系统辅助风电场提供一次调频的调度时段，步骤4)和步骤5)提出的两种储能控制策略，确定时长a内的两种控制策略的充放电功率；对分析时长a内的充放电功率进行统计学分析，考虑储能系统的经济性，确定两种控制策略下的额定功率PArate及PBrate；结合所确定的PArate及PBrate及储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的场景，确定两种控制策略下的对应的额定能量容量EArate及EBrate；考虑安装锂电池储能系统辅助风电场参与电力系统一次调频的综合效益最终从两种控制策略中选择较优者对应的储能的容量配置作为本文的储能容量配置结果，安装储能系统前后风电场的经济效益增加量Fx为：Fx=f1x-fcx-fmx,(x=A/x=B)---(6)]]>式中，f1x为A或B策略下为因安装储能所减少的风电场弃风电量所产生的经济效益，fcx和fmx分别为A或B策略下储能系统的投资成本和运行维护成本，储能系统减少弃风电量的经济效益为：f1x=Σi=1nEcurt-reducedx(i)·Cw---(7)]]>式中，n为需要风电场提供一次调频备用的调度周期的...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李军徽，冯喜超，严干贵，葛延峰，金鹏，
申请(专利权)人：国家电网公司，东北电力大学，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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