一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法技术

本发明专利技术公开一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，根据实际重力储能系统的结构，建立双塔型重力储能系统；双塔型重力储能系统包括空心圆柱塔楼以及位于空心圆柱塔楼中心的中央塔楼；根据将砖块从空心圆柱塔楼移动到中央塔楼增加的重力势能、充电后塔楼的高度差、充电前塔楼的高度差、充电后中央塔楼高度、储能系统提升的砖块体积以及当前时段充电功率、储能系统下降的砖块体积以及当前时段放电功率和体积的可行域，建立重力储能出力的非线性双塔模型，再转化为混合整数线性规划模型；对重力储能出力的非线性双塔模型求解，根据求解结果对重力储能充放电控制，并可参与调度，能够大规模的配置在发电侧、电网侧，单位成本较低。本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法


[0001]本专利技术涉及电力系统中的高效储能
，尤其涉及一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源渗透率的提高，可再生能源的波动性和间歇性为电力系统的安全运行带来巨大挑战。而储能系统具有优良的调节性能，可以对冲可再生能源的不确定性，应对负荷波动以及设备故障，促进可再生能源的消纳。传统的储能技术存在各自的局限性，例如电化学储能配置成本较高、抽水蓄能受限于地理环境、飞轮储能自放电率高，一种新型的重力储能方式近年来逐渐发展。重力储能技术摆脱了地理环境限制，能够大规模的配置在发电侧、电网侧，单位成本较低，未来发展潜力大。
[0003]重力储能经过一段时间的建设与发展，目前已经有部分示范工程应用，但是针对重力储能充放电动作过程的精细化研究仍然较少，重力储能的具体动作特性与对应的储能参数尚不明确。重力储能作为新兴的储能技术，研究尚处于起步阶段，没有特定的运行模型描述其出力特性，无法实现充放电控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，针对重力储能动作过程进行精细化研究，建立重力储能出力的非线性双塔模型，并将重力储能出力的非线性双塔模型转化为混合整数线性规划模型，分析重力储能的动作特性，实现对对重力储能充放电的控制，可参与调度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，包括以下步骤：
[0007]第1步：根据实际重力储能系统的结构，建立双塔型重力储能系统；双塔型重力储能系统包括空心圆柱塔楼以及位于空心圆柱塔楼中心的中央塔楼；中央塔楼记为塔楼a，空心圆柱塔楼记为塔楼b；
[0008]第2步：根据将砖块从空心圆柱塔楼移动到中央塔楼增加的重力势能、充电后塔楼的高度差、充电前塔楼的高度差、充电后中央塔楼高度、储能系统提升的砖块体积以及当前时段充电功率、储能系统下降的砖块体积以及当前时段放电功率和体积的可行域，建立重力储能出力的非线性双塔模型；
[0009]第3步：将重力储能出力的非线性双塔模型转化为混合整数线性规划模型；对重力储能出力的非线性双塔模型求解，根据求解结果对重力储能充放电控制。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，将砖块从空心圆柱塔楼移动到中央塔楼增加的重力势能通过下式计算得到：
[0011]p
ch
η
ch
T＝Nm
unit
gh
ab
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0012]式中，p
ch
为重力储能充电功率，η
ch
为重力储能充电效率，g为重力加速度，T为N块
砖从空心圆柱塔楼抬升到中央塔楼需要的时间，m
unit
为单个砖块质量，h
ab
为两处塔楼间的高度差。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，充电后塔楼的高度差通过下式计算：
[0014][0015]式中，Δh
ab
为两处塔楼高度差的变化量，Δh1为在时间Δt内塔楼a高度变化，Δh2为在时间Δt内塔楼b高度变化，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，充电前塔楼的高度差通过下式计算：
[0017][0018]式中，h
ab
为充电前塔楼的高度差，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目，h
a
为中央圆柱塔楼高度，为中央塔楼最大高度。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，充电后中央塔楼高度通过下式计算：
[0020][0021]式中，h
'a
为充电后中央塔楼高度，为中央塔楼最大高度，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目，V
unit
为每块砖的体积，p
ch
为重力储能充电功率，η
ch
为重力储能充电效率，ΔT为日前调度最小时间尺度，S
unit
为单个砖块底面积，g为重力加速度，h
a
为中央圆柱塔楼高度，m
unit
m
unit
为单个砖块的质量。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，储能系统提升的砖块体积通过下式计算：
[0023][0024]式中，为前一时刻塔楼a高度，为当前时刻塔楼a高度，X
a
为塔楼a每层砖块数目，S
unit
为单个砖块底面积，为中央塔楼最大高度，X
b
为塔楼b每层砖块数目，V
unit
为每块砖的体积，p
ch
为重力储能充电功率，η
ch
为重力储能充电效率，ΔT为日前调度最小时间尺度，m
unit
为单个砖块质量，g为重力加速度；
[0025]当前时段充电功率通过下式计算：
[0026][0027]式中，为当前时段充电功率的表达式，为前一时刻塔楼a高度，为当前时段抬升的砖块体积，ΔT为日前调度最小时间尺度。
[0028]本专利技术进一步的改进在于，储能系统下降的砖块体积以及当前时段放电功率：
[0029]储能系统下降的砖块体积通过下式计算：
[0030][0031]式中，为前一时刻塔楼a高度，为当前时刻塔楼a高度，X
a
为塔楼a每层砖块数目，S
unit
为单个砖块底面积，为中央塔楼最大高度，X
b
为塔楼b每层砖块数目，V
unit
为每块砖的体积，m
unit
为单个砖块质量，g为重力加速度，η
dis
为重力储能放电功率；
[0032]当前时段放电功率通过下式计算：
[0033][0034]式中，为当前时段放电功率的表达式，ΔT为日前调度最小时间尺度。
[0035]本专利技术进一步的改进在于，体积的可行域通过下式计算：
[0036][0037]式中，为储能系统下降的砖块体积，X
a
为塔楼a每层砖块数目，S
unit
为单个砖块底面积，为前一时刻塔楼a高度，为中央塔楼最大高度，X
b
为塔楼b每层砖块数目。
[0038]本专利技术进一步的改进在于，运用分段线性化近似法将重力储能出力的非线性双塔模型转化为混合整数线性规划模型。
[0039]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0040]本专利技术中，根据实际重力储能系统的结构，建立双塔型重力储能系统；双塔型重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：根据实际重力储能系统的结构，建立双塔型重力储能系统；双塔型重力储能系统包括空心圆柱塔楼以及位于空心圆柱塔楼中心的中央塔楼；中央塔楼记为塔楼a，空心圆柱塔楼记为塔楼b；第2步：根据将砖块从空心圆柱塔楼移动到中央塔楼增加的重力势能、充电后塔楼的高度差、充电前塔楼的高度差、充电后中央塔楼高度、储能系统提升的砖块体积以及当前时段充电功率、储能系统下降的砖块体积以及当前时段放电功率和体积的可行域，建立重力储能出力的非线性双塔模型；第3步：将重力储能出力的非线性双塔模型转化为混合整数线性规划模型；对重力储能出力的非线性双塔模型求解，根据求解结果对重力储能充放电控制。2.根据权利要求1所述的一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，其特征在于，将砖块从空心圆柱塔楼移动到中央塔楼增加的重力势能通过下式计算得到：p
ch
η
ch
T＝Nm
unit
gh
ab
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，p
ch
为重力储能充电功率，η
ch
为重力储能充电效率，g为重力加速度，T为N块砖从空心圆柱塔楼抬升到中央塔楼需要的时间，m
unit
为单个砖块质量，h
ab
为两处塔楼间的高度差。3.根据权利要求1所述的一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，其特征在于，充电后塔楼的高度差通过下式计算：式中，Δh
ab
为两处塔楼高度差的变化量，Δh1为在时间Δt内塔楼a高度变化，Δh2为在时间Δt内塔楼b高度变化，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目。4.根据权利要求1所述的一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，其特征在于，充电前塔楼的高度差通过下式计算：式中，h
ab
为充电前塔楼的高度差，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目，h
a
为中央圆柱塔楼高度，为中央塔楼最大高度。5.根据权利要求1所述的一种运用分段线性化近似的重力储能充放电方法，其特征在于，充电后中央塔楼高度通过下式计算：式中，h'
a
为充电后中央塔楼高度，为中央塔楼最大高度，X
a
为塔楼a每层砖块数目，X
b
为塔楼b每层砖块数目，V
uni...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀丽，李锴英，李乃亮，吴雄，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：