考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法及系统，该方法包括以下步骤：获取负荷预测数据和风电功率在日前调度预测的分布规律，确定系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景；在负荷低谷时段，根据负荷预测数据和机组的最低出力水平，考虑储能设备的最大出力水平，保证系统可消纳风电功率最大，构建分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型；对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理；获取周期内系统实际运行数据，输入分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型，确定周期内储能参与下风电并网系统低谷时段的向下调峰极限。

Optimal control method of energy storage equipment considering negative peak load regulation capacity of wind power grid connected system

【技术实现步骤摘要】
考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法
本专利技术涉及储能设备优化
，具体涉及一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法及系统。
技术介绍
风电并网给系统带来的扰动使得系统调峰紧张，在低谷负荷时刻系统的负调峰容量是决定系统可接纳风电容量的主要因素。储能设备可以看作灵活性高的电源参与系统调峰，促进风电消纳。随着风力发电技术的发展，风电并网容量在电力系统发电容量中的比例显著上升。风电的随机性、间歇性以及不确定性等特点给电力系统安全可靠运行带来了一定的挑战。同时，大规模风电并网使得系统需要应对的峰谷差显著增大。近年来，国内外诸多地区已出现因系统调峰能力不足而强制弃风限电问题，系统调峰问题已经成为影响电网接纳风电能力的主要制约因素之一。已有研究认为，风电并网给电力系统调峰带来的问题可以归纳为在负荷低谷时段，风电水平较高，导致系统净负荷水平低于系统最小出力水平，使系统强制弃风或停机。国内外许多学者就应对风电并网系统的调峰能力和调峰优化策略等问题进行大量研究，现有的方法有：(1)分析了风电并网前后系统调峰需求变化，用概率性方法评估系统调峰充裕度；(2)分析了风电并网影响系统调峰的关键因素，并提出综合考虑弃风策略与风电预测误差后计算系统最大跟踪负荷容量的方法；(3)综合考虑多种电源调峰深度建立系统运行的调峰约束后，以系统运行经济性最优为原则确定风电并网容量：(4)考虑多个调度周期的调峰偶联关系，提出考虑调峰约束的风水火随机机组组合模型：(5)分析风电波动对调峰影响的极端场景，提出风电并网系统低谷时段调峰能力分析模型；(6)综合考虑负荷低谷时刻系统负调峰能力及运行成本，提出满足不风电预测区间的多目标机组组合模型。专利技术人在研发过程中发现，以上方案虽然分析了风电并网系统调峰能力和不同调峰策略，但均没有考虑将储能设备作为灵活性电源加入系统调峰。储能系统作为具有良好调节性能的灵活性电源资源，可同时作为发电资源与负荷资源，是电力系统进行削峰填谷、平滑发电曲线的主要方式之一，近年来发展迅速。利用储能进行调峰，可缓解电网在负荷低谷时期的调峰压力，促进风电的消纳，是近年来研究调峰问题的热点之一。现有的技术手段有：(1)以实现日前电能收益、电能缺额惩罚以及储能成本的折中为目标，将储能定容问题扩展为综合考虑风储系统储能容量和调峰策略的联合优化决策问题。(2)用机会条件约束表示风电及负荷的不确定性和随机性，建立微网应对调峰调频的能量管理模型，并分析了微网系统输出电能边界。专利技术人在研发过程中发现，以上方案虽然考虑风电并网系统调峰模型中加入储能设备，但储能设备参与调峰后系统，无法消纳风电容量的增加。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法及系统，综合考虑风电接入电网后影响系统调峰的两种场景以及储能设备辅助调峰的三种场景，提出增加风储联合系统低谷时刻负调峰能力的优化模型，通过模型求解可得到研究周期内系统调峰极限，并为最大程度接纳风电情况下储能设备的时序出力安排提供参考。本专利技术一方面提供的一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法的技术方案是：一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，该方法包括以下步骤：获取负荷预测数据和风电功率在日前调度预测的分布规律，确定系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景；在负荷低谷时段，根据负荷预测数据和机组的最低出力水平，考虑储能设备的最大出力水平，保证系统可消纳风电功率最大，构建分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型；对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理；获取周期内系统实际运行数据，输入分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型，确定周期内储能参与下风电并网系统低谷时段的向下调峰极限。进一步的，所述系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景包括调峰需求上调场景和调峰需求下调场景。进一步的，所述分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型中的目标函数为：式中，δ表示系统网损,表示火电机组i在可调节出力范围内的最低出力水平，PE,t表示在第t个时刻储能设备的出力水平，Δt表示各时段的持续时间。进一步的，所述分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型中的约束条件包括系统的功率平衡约束、火电机组的出力上下限约束、机组的备用约束、机组最小启停时间约束、系统调峰响应能力约束和启停调峰机组轮流启停约束。进一步的，所述对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理的方法为：引入变量vi,j等效地表示ui,jui,j-1，并添加变量vi,j约束条件，通过将分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型中的约束进行线性化处理。进一步的，所述变量vi,j约束条件的约束条件为：其中，ui,j为火电机组i在时刻j的启停状态；ui,j-1为火电机组i在时刻j-1的启停状态。本专利技术另一方面提供的一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制系统的技术方案是：一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制系统，该系统包括：场景确定模块，用于获取负荷预测数据和风电功率在日前调度预测的分布规律，确定系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景；模型构建模块，用于在负荷低谷时段，根据负荷预测数据和机组的最低出力水平，考虑储能设备的最大出力水平，保证系统可消纳风电功率最大，构建分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型；线性处理模块，用于对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理；优化控制模块，用于获取周期内系统实际运行数据，输入分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型，确定周期内储能参与下风电并网系统低谷时段的向下调峰极限。本专利技术另一方面提供的一种计算机可读存储介质的技术方案是：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法中的步骤。本专利技术另一方面提供的一种处理装置的技术方案是：一种处理装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法中的步骤。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术为了充分利用储能设备提高风电并网系统的调峰能力，综合考虑风电接入电网后影响系统调峰的两种场景以及储能设备辅助调峰的三种场景，提出增加风储联合系统低谷时刻负调峰能力的优化模型，通过模型求解可得到研究周期内系统调峰极限，并为最大程度接纳风电情况下储能设备的时序出力安排提供参考。(2)本专利技术综合考虑并网风电的不确定性及储能设备在系统削峰填谷方面的作用后，以低谷时段系统负调峰容量最大为目标建立优化模型；通过储能设备并网前后系统低谷时段负调峰容量的对比，可以说明储能并网在系统调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：/n获取负荷预测数据和风电功率在日前调度预测的分布规律，确定系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景；/n在负荷低谷时段，根据负荷预测数据和机组的最低出力水平，考虑储能设备的最大出力水平，构建分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型；/n对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理；/n获取周期内系统实际运行数据，输入分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型，确定周期内储能参与下风电并网系统低谷时段的向下调峰极限。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：
获取负荷预测数据和风电功率在日前调度预测的分布规律，确定系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景；
在负荷低谷时段，根据负荷预测数据和机组的最低出力水平，考虑储能设备的最大出力水平，构建分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型；
对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进行线性化处理；
获取周期内系统实际运行数据，输入分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型，确定周期内储能参与下风电并网系统低谷时段的向下调峰极限。


2.根据权利要求1所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，所述系统负荷波动段调峰需求最大的极端场景包括调峰需求上调场景和调峰需求下调场景。


3.根据权利要求1所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，所述分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型中的目标函数为：



式中，δ表示系统网损,表示火电机组i在可调节出力范围内的最低出力水平，PE,t表示在第t个时刻储能设备的出力水平，Δt表示各时段的持续时间。


4.根据权利要求1所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，所述分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型中的约束条件包括系统的功率平衡约束、火电机组的出力上下限约束、机组的备用约束、机组最小启停时间约束、系统调峰响应能力约束和启停调峰机组轮流启停约束。


5.根据权利要求1所述的考虑风电并网系统负调峰能力的储能设备优化控制方法，其特征是，所述对构建的分析储能参与下风电并网系统调峰能力的优化模型进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成福，张修平，王宁，杨明，王明强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37