计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法及系统。采用新能源电源出力数据以及负荷数据作为输入，考虑新能源的波动性和随机性，通过变分模态分解和蒙特卡洛模拟得到电力系统调频容量和调频速率需求，通过多维度电网运行约束进行电网安全运行校核，判断电力系统是否存在调节能力缺口，并对比配置电化学储能、常规电源等不同调节电源的经济性，从而得到电力系统对电化学储能精确需求。本发明专利技术解决了电化学储能配置容量的量化测算难题，避免了电力系统调节资源配置不足或过度配置，可有效提升电网建设的安全性、经济性。经济性。经济性。

【技术实现步骤摘要】
计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统储能规划
，具体涉及一种计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法及系统。

技术介绍

[0002]能源电力低碳可持续发展的目标将推动风电、光伏等新能源发电装机快速增加，也将进一步加剧电网对灵活调节资源需求。由于电化学储能具有响应速度快、调节精度高、应用灵活等优点，是提升传统电网灵活性和可靠性的重要手段，含高比例新能源电网的电化学储能需求量化分析已成为研究热点。
[0003]同时，随着国家层面及各省市储能利好政策推动下，电力系统储能市场规模持续扩大，近年来以锂电池为代表的电化学储能技术因其配置灵活、响应速度快、商业化应用范围广等优势，电化学储能在储能技术中的占比也逐步增长，截止2020年底，我国电化学储能累计装机规模达到3269.2MW，其中锂离子电池占比达到88.8％，随着“双碳”目标的提出，电化学储能将迎来规模化发展阶段。
[0004]电化学储能作为一种具有快速响应能力的电力系统调节资源，是高比例新能源电力系统频率支撑的重要手段。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、收集目标电力系统的历史负荷数据及包括风电、光伏的新能源电源出力数据时序曲线；时序曲线采样频率不低于一分钟，总时长不小于一年，以体现新能源电源出力的随机性特性；根据历史负荷数据对应的电力系统与目标电力系统之间负荷水平及新能源装机的比例，对历史数据时序曲线进行比例调整；S2、计算目标电力系统的净负荷时序曲线P
load
‑
P
re
，其中P
load
表示负荷时序曲线，P
re
表示新能源出力时序曲线；利用VMD方法对净负荷时序曲线进行多时间尺度分解得到不同时间尺度的波动分量，并结合蒙特卡洛模拟得到系统调频容量需求和调频速率需求；S3、考虑调频容量和调频速率约束条件，结合包括系统功率平衡约束、机组运行约束的多维度运行约束条件对电网进行安全运行校核；S4、基于电网运行薄弱环节，即运行瓶颈场景，进一步得到电化学储能需求量化结论。2.根据权利要求1所述的计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，步骤S2中，结合蒙特卡洛模拟得到系统调频容量和调频速率需求的具体方式如下：式中，P
reg
表示系统调频容量需求，和分别为负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求，可通过净负荷时序曲线分解得到；ΔP
load
和ΔP
re
分别为负荷预测偏差和新能源预测偏差导致的调频容量需求；其中调频容量计算方式如下：采用VMD方法将净负荷时序曲线分解得到不同时间尺度的波动分量，包含高频(P
load
‑
P
re
)1、中高频(P
load
‑
P
re
)2、中频(P
load
‑
P
re
)3和低频(P
load
‑
P
re
)4四种时间尺度的波动分量，其中高频(P
load
‑
P
re
)1的时间尺度<3min、中高频(P
load
‑
P
re
)2的时间尺度3min～15min、中频(P
load
‑
P
re
)3的时间尺度15min～4h、低频(P
load
‑
P
re
)4的时间尺度>4h；对于由负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求计算方式为：取净负荷时序曲线的中高频波动分量(P
load
‑
P
re
)2，计算该波动分量在每个15分钟时段内的最大波动幅值，并取所有15分钟时段波动幅值的最大值，作为负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求；具体表达式如下：式中：T表示每个15分钟时段，t表示每个15分钟时段内的时间点；对于负荷预测偏差和新能源预测偏差导致的调频容量需求，假设负荷预测误差、新能源出力预测偏差服从正态分布，利用蒙特卡洛模拟得到满足调频考核性能指标对应概率水平要求的调频容量需求；其中负荷预测偏差ΔP
load
可表示为的正态分布，包括风电、光伏的新能源相比负荷可预测性低，风电、光伏预测偏差分布可表示为和的正态分布，考虑到风电和光伏预测偏差之间存在互补特性，因此两者联合预测偏差ΔP
re
分布为则：式中，σ
to
表示风电和光伏联合预测偏差的标准差，σ
l
、σ
w
、σ
pv
分别表示负荷、风电和光伏
预测偏差的标准差，ρ表示风电和光伏预测偏差之间的相关系数；当置信水平为1
‑
α时，由负荷预测偏差和新能源预测导致的系统调频容量需求为：ΔP
load
＝[
‑
Z
α/2
σ
l
,Z
α/2
σ
l
],ΔP
re
＝[
‑
Z
α/2
σ
to
,Z
α/2
σ
to
]式中，Z
α/2
为标准正态分布α/2概率处的分位点。3.根据权利要求2所述的计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，α取10％。4.根据权利要求2所述的计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，采用VMD方法将净负荷时序曲线分解得到高频(P
load
‑
P
re
)1需通过下式计算调频速率需求，统计一个时段内调频速率最大值从而得到电网调频速率需求：式中，V
reg
代表一个时段内系统最大的调频速率需求。5.根据权利要求1所述的计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐雨晨，黄海，林毅，叶炜，吴威，江全元，王仁顺，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：