基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法技术方案

一种基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法，包括：S1:采用贝叶斯深度神经网络方法对电力系统净负荷进行预测估计，在此基础上，根据预测所得净负荷波动情况，划分灵活调节产品FRP的接受概率等级；S2:选择电池储能BES作为提供FRP的新型来源，根据BES充电和放电特性的区别，制定BES参与电力系统灵活性调节的模式；S3:分析BES聚合商参与电力系统灵活性调节的优化策略，提出电池储能容量优化配置模型；S4:以一天24小时为周期，根据预测得到的灵活性需求分布，利用已经搭建的模型在装有Yalmip优化工具箱的Matlab上调用Cplex算法包进行优化求解。本发明专利技术对净负荷波动的预测效率高、准确性好。准确性好。准确性好。

Power system flexibility improvement method based on energy storage capacity allocation

【技术实现步骤摘要】
基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法


[0001]本专利技术涉及一种电力系统灵活性提升方法。

技术介绍

[0002]当下，以风能、太阳能为代表的可再生能源快速发展，在电力系统中的占比也在不断提高。可再生能源的快速发展在一定程度上缓解了环境污染与能源短缺的问题，但同时也给电力系统带来一些严峻问题。随着可再生能源在电力系统发电侧的占比增大，系统运行所受到的不确定性和波动性也随之增加，这给系统安全运行带来了巨大挑战。
[0003]为了尽量减少各种不确定因素带来的负面影响，电力系统必须要具备一定的应变与响应能力，即电力系统灵活性有待提高。系统爬坡/滑坡能力不足所导致的系统功率不平衡正逐渐成为影响系统安全稳定运行的主要因素之一。针对这一问题，灵活调节产品(Flexible ramping product,FRP)被提出来用于满足实时调度中两个调度时段之间的净负荷变动。所谓净负荷是系统运行中可再生能源出力与实际负荷的差值，即灵活调节产品可以看做一种调节手段以提升电力系统灵活性。
[0004]但是目前对于灵活性的研究，绝大部分都还处于理论本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法，包括以下步骤：S1:采用贝叶斯深度神经网络方法对电力系统净负荷进行预测估计，在此基础上，根据预测所得净负荷波动情况，划分灵活调节产品(Flexible ramping product,FRP)的接受概率等级；S2:选择电池储能(Battery energy storage,BES)作为提供FRP的新型来源，根据BES充电和放电特性的区别，制定BES参与电力系统灵活性调节的模式；S3:分析BES聚合商参与电力系统灵活性调节的优化策略，提出电池储能容量优化配置模型；S4:以一天24小时为周期，根据预测得到的灵活性需求分布，利用已经搭建的模型在装有Yalmip优化工具箱的Matlab上调用Cplex算法包进行优化求解。2.如权利要求1所述的一种基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法，在所述步骤S1中，采用贝叶斯深度神经网络方法对电力系统净负荷进行预测估计具体包括：S1
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1：通过贝叶斯深度神经网络对电力系统净负荷进行预测估计，从神经网络训练所得的一年净负荷数据中任取一天的净负荷波动情况，并通过多尺度形态学对其进行波形分解，获得24小时的灵活性需求图像；通过对灵活性需求效果图的分析，将灵活性需求划分为三个等级，针对每个等级分别对应一个FRP的接受概率；S1
‑
2：随着向上/向下灵活性需求的上升，系统的调节能力要求也逐渐升高，所以BES提供的FRP在电力系统中被接受的概率也逐渐增大；并通过经验数据将FRP的中标概率最大值设为0.9。3.如权利要求2所述的一种基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法，在所述步骤S2中，BES可参与灵活性调节的模式如下：S2
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1：根据电力系统中能量流向的不同，储能电池可以参与不同模式的调节以提高系统灵活性；储能参与电力系统灵活性调节共有六种模式，下面分别给出了每种模式对应的物理行为、提供的产品类型、带来的收益来源及造成的成本损耗；当储能电池处于放电状态时，共有三种模式：emdsg(discharge in energy market)模式下，BES通过放电向电力系统提供有功功率，BES在日前可以获得售电收益，但充电过程会引起电池损耗；regup(upward regulation)模式下，BES为系统提供向上的调频服务，可以获得两部分收益，一是日前获得的容量收益，与BES的中标容量和上调频出清价格有关，二是在实时调度中如果ISO调用了上调频服务，等同于BES通过放电向电力系统提供了能量，这部分收益按能量的实时出清价格计算，同时调用上调频服务会给BES带来电池损耗；raup(upward FRP)模式下，BES为系统提供向上的FRP，获得的收益和导致的成本与regup模式类似，不同点在于regup模式提供的是调频容量收益，而raup模式提供的是FRP容量收益；当储能电池处于充电状态时，也存在三种模式：regdn(downward regulation)模式下，BES提供向下的调频服务，与上调频不同的是，BES提供下调频服务只能获得日前容量收益，因为实时调度中如果ISO调用了下调频服务，等同于BES从电力系统获取了能量，这部分能量可以用于远期套利，故无法从ISO获得重复的补贴，同样放电过程也会引起电池损耗；radn(downward FRP)模式下，BES为系统提供向下的FRP，获得的收益和导致的成本与regdn模式类似；在emchg(charge in energy market)模式下，BES从电力系统获取能量，除了充电过程引起电池损耗以外，BES还需要支付能量费用，且BES在这种模式下无法获取收益；然
而，emchg模式对于维持BES的荷电状态(State
‑
of
‑
charge,SOC)具有重要意义，且通过充电存储的能量能够用于长期电力系统灵活性的调节。4.如权利要求3所述的一种基于储能容量配置的电力系统灵活性提升方法，在所述步骤S3中，电池储能容量优化配置模型是以总收益最大化为目标的电力系统灵活性调节优化模型，具体包括：S3
‑
1：引入FRP对目标函数和约束条件的影响，建立BES容量配置优化模型；BES聚合商的目标在于最大化收益，如式(1)所示：max{R
en
+R
reg
+R
ra
‑
C
reg
‑
C
ra
‑
C
deg
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中:R
en
，R
reg
和R
ra
依次分别是提供能量、调频服务和FRP获得的收益；C
reg
和C
ra
分别是提供调频服务和提供FRP在实时调度中的偏差风险成本；C
deg
是支付给BES的电池损耗补贴；提供能量获得的收益如式(2)所示:式中:Δt为日前出清时长，为日前时段t的电价，为BESb的放电效率，和分别为BESb在时段t的放电(类比于发电机组)和充电(类比于用电负荷)功率；提供调频服务获得的收益包括日前规划的容量收益和实时调度中获得额外的调用收益，如式(3)所示:式中:为日前上(下)调频服务的容量价格，为BES聚合商申报的上(下)调频服务的容量；π
regup
(π
regdn
)为日前上(下)调频服务被接受的概率，由前面的策略分析可知，BES聚合商申报的调频容量被ISO全额接受，故π
regup
＝π
regdn
＝1；ρ
regup
为上调频在实时被调用的概率，为实时时段t的电价；类似地，提供FRP的收益如式(4)所示:式中:β为ISO设定的需求曲线价格阈值，为BES聚合商申报的向上(向下)FRP的数量；π
raup
(π
radn
)为向上(向下)FRP在日前被接受的概率，ρ
raup
为向上FRP实时被调用的概率；式(4)等式右侧第一部分表示BES提供FRP在日前获得的容量收益；与调频服务在日前被全额接纳不同，FRP在日前被接受的数量和概率与日前系统调节能力要求的高低有关，因此不同运行日的情况并不一致；第二部分表示日前被接受的FRP在实时获得的额外调用收益，BES聚合商被调用提供FRP的概率ρ
raup
与系统实时运行状态密切相关；实时调度中，ISO对BES聚合商的调频服务调用范围在零到日前被接受的容量之间；BES聚合商根据预测的概率值运行优化模型，所得到的优化结果可能不完全符合实际情况；因此，BES聚合商需要考虑调频服务的实时调度值大于期望值的情况；这种情况下，假定BES聚合商以实时电价购置能量来处理期望值与实际值的偏差；BES聚合商在日前就考虑了实时偏差带来的风险成本，从而保证优化结果是风险规避的，提供调频服务的偏差风险成本C
reg
如下所示:
ω
regup
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡嘉骅，王洪良，兰洲，吴航，李俊杰，王岑峰，王坤，王一铮，张韦维，董丹煌，周涉宇，陈沁语，冯昌森，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：