一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，包括单元层、单元控制层、区域协调层、主网集控层四层结构，主网集控层通过区域控制器与区域协调层相连，区域协调层通过区域间联络线实现跨区电量交易，通过区域协调层和主网集控层的分层优化，实现了对分布式电源和分布式储能系统的多级调控，构建了电网的整体协调消纳互相配合的能量调度机制。本发明专利技术将可转移负荷、可中断负荷、跨区联络线交易值以及区域电网与主网交易值作为控制变量，提出了将新能源就地消纳率、区域电网经济运行、上报功率缺额或消纳请求波动率作为区域自治评价指标，同时又将全网的网损作为全局优化评价指标；同时本发明专利技术提出的多形式新能源消纳途径，有利于发挥可调度单元的冗余功能，降低可调度单元出力的闲置率，提高分布式电源和分布式储能系统参与电网调度经济性及电网运行稳定性。

A distributed energy storage system scheduling method for improving new energy consumption

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法
本专利技术涉及新能源与储能领域，具体而言，涉及一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法。
技术介绍
新能源发电与常规的火电和水电机组有很大的不同，具有很强的随机性，这种随机性会加强电压的波动，使电网的运行更加的复杂。为了高效利用新能源，并网逆变器被控制在最大功率点运行，一般认为新能源发电不具备调节特性。如果将新能源不加控制的接入电网，不利于电网经济运行。新能源的波动性严重限制了电网对新能源的接纳能力，存在一定量的“弃风”和“弃光”等现象。为消除不良影响，新能源通常与储能装置一起接入电网，可平抑新能源的波动。同时利用储能兼有负荷/发电的特性，能够在系统高峰期是发出电能，在系统负荷低谷时发出储存的能量，削峰填谷使电力系统运行的在一个较经济的水平上。因此，需要对分布式电源和分布式储能系统有效管理，提高电网对新能源的消纳能力，提高新能源的实际利用率。但是随着大规模分布式电源和分布式储能系统的接入，电网的分布式特性明显，数据交互越来越多，控制方式越来越灵活，传统的集中式方法已难以实现对多种分布式电源和分布式储能系统的灵活、有效控制。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，包括单元层、单元控制层、区域协调层、主网集控层；所述单元层，用于执行单元控制层下发的调度指令；所述单元控制层的分布式储能系统，用于上报各模块的可调度容量和预测数据，同时接受区域协调层下发的调度指令，对所管理的可调度单元进行直接控制；所述区域协调层的分布式储能系统，用于各区域电网内部的优化运行，并通过区域间联络线实现跨区电量交易，同时需要考虑主网集控层下发的优化值和区域电网计划处理之间的偏差，指导单元控制层调整出力，将优化曲线上报主网集控层；所述主网集控层的分布式储能系统通过区域控制器与区域协调层相连，用于平衡区域协调层上报的功率缺额和消纳请求，并指导区域协调层调整运行策略，响应主网集控层调度。单元层包括风电、光电、不可控负荷在内的不可调度单元以及包括储能装置和可控负荷在内的可调度单元。可控负荷是指用户与电力公司提前签订合约，在电力公司需求时接收调度从而得到补偿的负荷，包括可中断负荷和可转移负荷。单元控制层的分布式储能系统由多点分布的储能装置和可控负荷组成，负责上报可调度单元的可调度容量。区域协调层的分布式储能系统，通过获取单元控制层上报的可调度容量，同时各区域电网之间通过联络线相连，各区域电网的风光出力可能存在“互补”效应，通过跨区电量交易“熨平”风光出力曲线；区域协调层的分布式储能系统，以区域电网新能源就地消纳率最高为评价指标1优化区域电网运行，具体表达式为式中F1为新能源就地消纳率，T为总的调度周期个数，为t时刻新能源最大可发出的功率；为区域配电网t时刻可调度负荷和储能装置消纳的当地新能源功率，区域配电网新能源的就地消纳量不包含上送上级电网的功率；为了保证跨区电量交易的完成以及联络线控制的可靠性，还需满足联络线调整的一些特殊要求，假定等效有N条联络线进行跨区电量交易，则联络线日电量约束可描述为式中E为联络线日交换电量，由跨区电量交易计划决定；联络线全天调节次数约束可描述为式中Sn为第n条联络线全天动作次数上限，αn,t为第n条联络线的启停状态变量，βn,t为第n条联络线功率的启动变量，当第n条联络线在t时段参与跨区电量交易时，βn,t取值为1；联络线功率短时间内不得反方向调节约束可描述为αn,t≤αn-1,t上式避免了短时间内联络线功率的反向调节；所述区域协调层的分布式储能系统，以区域协调经济运行为评价指标2优化区域电网运行，具体表达式为式中F2为区域电网运行总成本，T为总的调度周期个数，Cload(t)为t时刻区域电网可调度负荷的调度成本，NTL、NIL分别为可调度负荷中可转移负荷、可中断负荷个数，cTL、cIL分别为可转移负荷、可中断负荷的单位调度成本，PTLn,t为第n个可转移负荷在t时段的调度功率，PILm,t为第m个可中断负荷在t时段的调度功率，Δt为一个调度时段时长，Cexgrid(t)为t时刻跨区电量交易的调度成本，Cgrid(t)为t时刻区域电网向上级电网的购售电成本，Cess(t)为t时刻区域内储能充放电成本；所述区域协调层的分布式储能系统，以上报功率缺额或消纳请求波动率最小为评价指标3，具体表达式为式中F3为上报功率缺额或波动请求的波动率，为t时刻区域电网总的负荷请求，为t时刻区域电网总的新能源出力，Pload(t)为t时刻可调度负荷出力，Pess(t)为t时刻储能出力，Pexgrid(t)为t时刻区域间跨区调节联络线功率，Pavg(t)为整个调度周期上报功率请求或消纳请求的平均功率。所述一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，所述主网集控层的分布式储能系统包括各区域分布式储能系统和用于连接分布式储能系统和主网集控层的区域控制器，每个区域控制器用于控制一个区域分布式储能系统，同时需考虑整个电网的拓扑架构，以主网的全局优化为核心，以区域协调层上报的优化曲线为约束，控制各区域可调度单元响应主网集控层调度；以主网的全局网损最优为评价指标4，具体表达式为式中F4为整个网络的网络损耗，Pij,t、Qij,t分别为t时段线路ij上流过的有功功率和无功功率，Zij为t时段线路ij的阻抗，Uj,t为t时段线路ij的末端电压，ΩL为全网线路合集。与最接近的现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术提供的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，通过区域协调层和主网集控层的分层优化及跨区电量交易，实现了对分布式电源和分布式储能系统的多向调控，构建了电网的整体协调消纳互相配合的能量调度机制，可充分发挥各个区域可调度单元的可调度容量，提高了分布式电源和分布式储能系统参与电网调度的经济性；(2)本专利技术提供的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，搭建了四个评价指标模型，量化了新能源消纳的能力，同时采用区域经济运行、上报的攻率缺额和消纳请求以及全网的网络损耗来衡量提高新能源消纳带来的效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述所需的附图作简短介绍，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，可以根据本专利技术所提供的附图获得其他的附图；图1是本专利技术实施例公开的一种提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法的分层结构示意图；图2是本专利技术实施例公开的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法的信息流示意图图3是本专利技术实施例公开的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法的应用流程示意图具体实施方式为了更好地理解本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，包括单元层、单元控制层、区域协调层、主网集控层；/n所述单元层，用于执行单元控制层下发的调度指令；/n所述单元控制层的分布式储能系统，用于上报各模块的可调度容量和预测数据，同时接受区域协调层下发的调度指令，对所管理的可调度单元进行直接控制；/n所述区域协调层的分布式储能系统，用于各区域电网内部的优化运行，并通过区域间联络线实现跨区电量交易，同时需要考虑主网集控层下发的优化值和区域电网计划处理之间的偏差，指导单元控制层调整出力，将优化曲线上报主网集控层；/n所述主网集控层的分布式储能系统通过区域控制器与区域协调层相连，用于平衡区域协调层上报的功率缺额和消纳请求，并指导区域协调层调整运行策略，响应主网集控层调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，包括单元层、单元控制层、区域协调层、主网集控层；
所述单元层，用于执行单元控制层下发的调度指令；
所述单元控制层的分布式储能系统，用于上报各模块的可调度容量和预测数据，同时接受区域协调层下发的调度指令，对所管理的可调度单元进行直接控制；
所述区域协调层的分布式储能系统，用于各区域电网内部的优化运行，并通过区域间联络线实现跨区电量交易，同时需要考虑主网集控层下发的优化值和区域电网计划处理之间的偏差，指导单元控制层调整出力，将优化曲线上报主网集控层；
所述主网集控层的分布式储能系统通过区域控制器与区域协调层相连，用于平衡区域协调层上报的功率缺额和消纳请求，并指导区域协调层调整运行策略，响应主网集控层调度。


2.如权利要求1所述的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，所述单元层包括风电、光电、不可控负荷在内的不可调度单元以及包括储能装置和可控负荷在内的可调度单元。


3.如权利要求1所述的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，可控负荷是指用户与电力公司提前签订合约，在电力公司需求时接收调度从而得到补偿的负荷，包括可中断负荷和可转移负荷。


4.如权利要求1所述的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，所述单元控制层的分布式储能系统由多点分布的储能装置和可控负荷组成，负责上报可调度单元的可调度容量。


5.一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，所述区域协调层的分布式储能系统，通过获取单元控制层上报的可调度容量，同时各区域电网之间通过联络线相连，各区域电网的风光出力可能存在“互补”效应，通过区域内部协调和跨区电量交易“熨平”新能源出力曲线。


6.如权利要求5所述的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，所述区域协调层的分布式储能系统，以区域电网新能源就地消纳率最高为评价指标1优化区域电网运行，具体表达式为



式中F1为新能源就地消纳率，T为总的调度周期个数，为t时刻新能源最大可发出的功率；为区域配电网t时刻可调度负荷和储能装置消纳的当地新能源功率，区域配电网新能源的就地消纳量不包含上送上级电网的功率。


7.如权利要求5所述的一种用于提高新能源消纳的分布式储能系统调度方法，其特征在于，为了保证跨区电量交易的完成以及联络线控制的可靠性，还需满足联络线调整的一些特殊要求，假定等效有N条联络线进行跨区电量交易，则联络线日电量约束可描述为

【专利技术属性】
技术研发人员：郜宁，程杰慧，李伟，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65