一种减小风电弃风的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种减小风电弃风的方法和装置，方法包括获取风电场的风速和实时出力，并确定风电场的弃风功率；确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率。本发明专利技术中的储能系统可通过动态吸收及释放电能，实时实现电网调度，在风电出力过剩时，存储电能以减少弃风，在风电出力不足时，释放电能以满足蓄热式电锅炉需求以尽可能少的调节蓄热式电锅炉运行功率，减少了风电弃风，提高了风电利用率，且采用储能系统协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的同时还可以为居民供暖，减小环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种减小风电弃风的方法和装置
本专利技术涉及一种减小风电弃风技术，具体涉及一种减小风电弃风的方法和装置。
技术介绍
近年来，随着风电装机容量的持续增长，中国三北地区源荷供需矛盾凸显，弃风现象时有发生，风电就地消纳能力不足已成为制约风电发展的主要因素。截至2014年底，全国全口径风电累计并网容量已经达到95.8GW，同比增长25.6％，然而改年国内并网风电设备的利用小时数仅为1905h，同比下降了120h。电力电量平衡困难。尤其冬季供热期用于电网调峰的火电机组调峰能力骤减，电网接纳风电的空间减小，进一步引发高比例弃风。由于风电出力具有“反调峰”特性，而火电机组的最低调峰极限为50％—60％，这使得在负荷低谷时段，火电机组即使全部压出力下限运行仍存在大量弃风的现象，调峰资源难以满足风电消纳的需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种减小风电弃风的方法和装置，储能系统可通过动态吸收及释放电能，实时实现电网调度，在风电出力过剩时，存储电能以减少弃风，在风电出力不足时，释放电能以满足蓄热式电锅炉需求以尽可能少的调节蓄热式电锅炉运行功率，减少了风电弃风，提高了风电利用率，且采用储能系统协调蓄热式电锅炉消纳风电弃风的同时还可以为居民供暖，减小环境污染。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种减小风电弃风的方法，所述方法包括：获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率；根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率。所述获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率包括：t时刻风电场的弃风功率P(t)如下式所示：P(t)＝PL(t)-PS(t)其中，PS(t)表示t时刻风电场的实时出力，PL(t)表示t时刻风电场的理论出力，用功率曲线法将PL(t)表示为：其中，i、j、k均为风电场中风电机组的种类索引，i＝1,2,…,n，n为风电场中第i类风电机组的总数，j＝1,2,…,m，m为风电场中第j类风电机组的总数，k＝1,2,…,c，c为风电场中第i类风电机组的总数；vt表示风电场t时刻的风速，fi(vt)表示风电场中第i类风电机组在vt下的功率，fj(vt)表示风电场中第j类风电机组在vt下的功率，fk(vt)表示风电场中第k类风电机组在vt下的功率。所述根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量包括：根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量用E′a,b(t)表示，有：其中，PE′(t)表示t时刻蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率，t1′、t2′分别表示储能系统和蓄热式电锅炉同时参与时蓄热式电锅炉的启停时间。所述根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本确定目标函数包括：采用多目标优化算法，并以E′a,b(t)、储能系统的投资成本和蓄热式电锅炉运行功率的改变次数均最小为目标建立以下目标函数：minW＝a1E′a,b(t)+a2CC+a3k其中，W为目标函数值，a1、a2、a3分别为E′a,b(t)、CC、k的权重系数；CC为储能系统的投资成本，且CC＝CEES+CPPS，CE为储能系统单位容量的价格，其单位为元/kWh；CP为储能系统单位功率的价格，其单位为元/kW；ES和PS分别表示储能系统的容量和最大充放电功率，且PS≤max{|PE′(t)-P(t)|}；k为蓄热式电锅炉运行功率的改变次数，其根据供热期间内某日蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率得到。所述求解目标函数，得到蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率包括：求W最小时的E′a,b(t)和CC，并根据E′a,b(t)得到各时刻蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率，同时根据CC得到ES和PS。本专利技术还提供一种减小风电弃风的装置，所述装置包括：第一确定模块，用于获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率；第二确定模块，用于根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；第三确定模块，用于根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率。所述第一确定模块具体用于：t时刻风电场的弃风功率P(t)如下式所示：P(t)＝PL(t)-PS(t)其中，PS(t)表示t时刻风电场的实时出力，PL(t)表示t时刻风电场的理论出力，用功率曲线法将PL(t)表示为：其中，i、j、k均为风电场中风电机组的种类索引，i＝1,2,…,n，n为风电场中第i类风电机组的总数，j＝1,2,…,m，m为风电场中第j类风电机组的总数，k＝1,2,…,c，c为风电场中第i类风电机组的总数；vt表示风电场t时刻的风速，fi(vt)表示风电场中第i类风电机组在vt下的功率，fj(vt)表示风电场中第j类风电机组在vt下的功率，fk(vt)表示风电场中第k类风电机组在vt下的功率。所述第二确定模块具体用于：根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量用E′a,b(t)表示，有：其中，PE′(t)表示t时刻蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率，t1′、t2′分别表示储能系统和蓄热式电锅炉同时参与时蓄热式电锅炉的启停时间。所述第三确定模块具体用于：采用多目标优化算法，并以E′a,b(t)、储能系统的投资成本和蓄热式电锅炉运行功率的改变次数均最小为目标建立以下目标函数：minW＝a1E′a,b(t)+a2CC+a3k其中，W为目标函数值，a1、a2、a3分别为E′a,b(t)、CC、k的权重系数；CC为储能系统的投资成本，且CC＝CEES+CPPS，CE为储能系统单位容量的价格，其单位为元/kWh；CP为储能系统单位功率的价格，其单位为元/kW；ES和PS分别表示储能系统的容量和最大充放电功率，且PS≤max{|PE′(t)-P(t)|}；k为蓄热式电锅炉运行功率的改变次数，其根据供热期间内某日蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率得到。所述第三确定模块具体用于：求W最小时的E′a,b(t)和CC，并根据E′a,b(t)得到各时刻蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率，同时根据CC得到ES和PS。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供得减小风电弃风的方法，先获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率；然后根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；最后根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率，最终实现了蓄热式电锅炉在储能系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小风电弃风的方法，其特征在于，所述方法包括：获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率；根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本采用多目标优化算法确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率。

【技术特征摘要】
1.一种减小风电弃风的方法，其特征在于，所述方法包括：获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率；根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量；根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本采用多目标优化算法确定目标函数，并求解目标函数，得到减小风电弃风的蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率。2.根据权利要求1所述的减小风电弃风的方法，其特征在于，所述获取风电场的风速和实时出力，并根据获取的风电场的风速和实时出力确定风电场的弃风功率包括：t时刻风电场的弃风功率P(t)如下式所示：P(t)＝PL(t)-PS(t)其中，PS(t)表示t时刻风电场的实时出力，PL(t)表示t时刻风电场的理论出力，用功率曲线法将PL(t)表示为：其中，i、j、k均为风电场中风电机组的种类索引，i＝1,2,…,n，n为风电场中第i类风电机组的总数，j＝1,2,…,m，m为风电场中第j类风电机组的总数，k＝1,2,…,c，c为风电场中第i类风电机组的总数；vt表示风电场t时刻的风速，fi(vt)表示风电场中第i类风电机组在vt下的功率，fj(vt)表示风电场中第j类风电机组在vt下的功率，fk(vt)表示风电场中第k类风电机组在vt下的功率。3.根据权利要求2所述的减小风电弃风的方法，其特征在于，所述根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量包括：根据风电场的弃风功率确定储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量用Ea′,b(t)表示，有：其中，PE′(t)表示t时刻蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率，t1′、t2′分别表示储能系统和蓄热式电锅炉同时参与时蓄热式电锅炉的启停时间。4.根据权利要求3所述的减小风电弃风的方法，其特征在于，所述根据储能系统和蓄热式电锅炉同时参与消纳的弃风量和储能系统的投资成本确定目标函数包括：采用多目标优化算法，并以E′a,b(t)、储能系统的投资成本和蓄热式电锅炉运行功率的改变次数均最小为目标建立以下目标函数：minW＝a1E′a,b(t)+a2CC+a3k其中，W为目标函数值，a1、a2、a3分别为E′a,b(t)、CC、k的权重系数；CC为储能系统的投资成本，且CC＝CEES+CPPS，CE为储能系统单位容量的价格，其单位为元/kWh；CP为储能系统单位功率的价格，其单位为元/kW；ES和PS分别表示储能系统的容量和最大充放电功率，且k为蓄热式电锅炉运行功率的改变次数，其根据供热期间内某日蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率得到。5.根据权利要求4所述的减小风电弃风的方法，其特征在于，所述求解目标函数，得到蓄热式电锅炉跟踪风电弃风方式的运行功率、储能系统的容量和最大充放电功率包括：求W最小时的E′a,b(t)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建林，方劲宇，修晓青，谢志佳，田春光，惠东，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11