【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种储能电站规划方法，尤其涉及一种计及动态频率安全的储能电站规划方法及分析装置。
技术介绍
1、随着风电和光伏等间歇性可再生能源在电网中的渗透率逐渐升高，一方面，新能源的波动性、随机性和反调峰性等特性使得电力系统的电力电量平衡变得更加困难；另一方面，不同于传统机组，新能源机组多通过电力电子变换装置与电网连接，其物理惯性与电网频率处于解耦状态，导致新能源机组不具备或仅具备较弱的惯性响应能力，其大规模并网将给电网频率响应与惯量支撑层面造成影响与威胁，突发紧急事件的情况下，更易出现频率事故。因此，亟需新的灵活性调节资源来应对新型电力系统惯量匮乏、频率稳定裕度低等问题。储能电站具有双向快速调节能力、可控性、短时充放电能力等特点，还可通过虚拟同步机技术为系统提供快速调节和频率支撑。因此，合理地配置和规划储能电站，可以有效提高电力系统安全运行水平。为保证系统受扰后的动态频率安全，一方面，储能电站的配置和规划应充分发挥其为系统提供快速调节和频率支撑的灵活作用；另一方面，电力系统机组组合模型中应增设相应的动态频率安全约束。目前已有的储能电站规划研究没有考虑储能电站提供频率支撑，未充分考虑合理的储能电站规划对系统动态频率安全的灵活调节作用，从而使得系统在较高新能源渗透率的情况下，容易出现频率指标越限的安全隐患。如何合理规划储能电站，解决高比例新能源电力系统受扰后的频率安全问题，成为亟需解决的难题。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种计及动态频率安全的储能电
2、技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种计及动态频率安全的储能电站规划方法，包括：获取电力系统中各组件参数，电力系统中的组件包括同步机组、新能源电场、电网、储能电站及电负荷；以电力系统的总运行成本及储能电站的日均投资成本之和最低为目标函数，在频率安全约束以及系统运行约束下，求解电力系统中储能电站的配置节点及容量，以及系统发生有功功率扰动后，电力系统的频率响应方案；所述频率安全约束包括准稳态频差约束、最大频率变化率约束和频率最低点约束；所述准稳态频差约束为电力系统在t＝∞时的频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述最大频率变化率约束为电力系统在t＝0+时刻的频率变化率不超过最大频率变化率允许值，所述频率最低点约束为电力系统在t＝∞时的频率最低点，频率偏差小于系统最大频率偏差允许值。
3、其中，所述系统运行约束包括：储能电站的充/放电功率约束、电储量约束、运行状态约束、电量变化约束、一次调频功率约束。所述频率响应方案包括各时段同步机组和储能电站的启停状态、以及各同步机组、新能源电场及储能电站的出力方式，其中系统运行约束还包括系统功率平衡约束、机组爬坡容量约束、新能源电场实际出力约束、同步机组出力限约束、机组最小启/停机时间约束、旋转备用约束和线路容量约束。
4、所述电力系统的总运行成本的计算式和储能电站的日均投资成本的计算式分别为：
5、
6、
7、其中，k为时段编号，i为同步机组编号，n为储能电站编号，cop为电力系统总运行成本，分别为同步机组i在第k时段的燃料成本及启停机成本与停机成本，ccoef为新能源电场弃能惩罚系数，为新能源电场在第k时段的最大出力，pnej(k)为新能源电场在第k时段的实际出力，δk为单个时段的时长；cinvest为储能电站的日均投资成本，cp为储能电站的功率成本系数，ce为储能电站的能量成本系数，为第n台储能电站的额定功率，eesn为储能电站的规划容量，δ为储能电站按年利率计算的投资折现率，t为储能电站使用年限。
8、所述准稳态频差约束的表达式为：
9、
10、其中，i为同步机组编号，j为新能源电场编号，n为储能电站编号，δp0为系统所受的有功功率扰动值，表示准稳态频率偏差的最大允许值，ugi表示同步机组i的启停状态，其值为0时表示机组关机，为1时表示机组开机，ubn表示储能电站n的启停状态，其值为0时表示储能电站处于停用状态，为1时表示储能电站处于使用状态，kgi表示同步机组i的一次调频功率放大系数，kesn表示储能电站n的虚拟一次调频功率放大系数，kd为电力系统负荷等效阻尼系数。
11、所述最大频率变化率约束的表达式为：
12、
13、其中，i为同步机组编号，n为储能电站编号，δp0为系统所受的有功功率扰动值，为系统最大频率变化率允许值，ugi表示同步机组i的启停状态，其值为0时表示机组关机，为1时表示机组开机，ubn表示储能电站n的启停状态，其值为0时表示储能电站处于停用状态，为1时表示储能电站处于使用状态，hgi为同步机组i的惯性时间常数，hesn为储能电站n的虚拟惯性时间常数。
14、所述频率最低点约束的表达式为：
15、
16、其中，i为同步机组编号，n为储能电站编号，δp0为系统所受的有功功率扰动值，tnadir为系统频率最低点出现的时刻，为系统频率跌落至最低点时的同步机组i的一次调频响应功率，ubn表示储能电站n的启停状态，其值为0时表示储能电站处于停用状态，为1时表示储能电站处于使用状态，kesn表示储能电站n的虚拟一次调频功率放大系数，δfmax为系统频率偏差最大允许值，kd为系统负荷阻尼系数。
17、对所述的系统频率跌落至最低点时的同步机组i的一次调频响应功率，基于保守性原则进行线性化处理，处理后的表达式为：
18、
19、其中，为基于保守性原则得到的同步机组一次调频响应的线性化形式，ugi表示同步机组i的启停状态，其值为0时表示机组关机，为1时表示机组开机，kgi表示同步机组i的一次调频功率放大系数，δfmax为系统频率偏差最大允许值，γ1、γ2为系统拟合系数，kesn表示储能电站n的虚拟一次调频功率放大系数，kd为电力系统负荷等效阻尼系数，hsys为电力系统的总惯量，hgi为同步机组i的惯性时间常数，tgi为同步机组i的一次调频响应时间常数。
20、本专利技术提供一种计及动态频率安全的储能电站规划分析装置，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计算机程序时实现上述的计及动态频率安全的储能电站规划方法。
21、本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的计及动态频率安全的储能电站规划方法。
22、有益效果：相比于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术在储能电站规划中考虑频率安全问题，并考虑储能电站提供频率响应支撑。具体的，频率安全约束条件包含了准稳态频差约束、最大频率变化率约束和频率最低点约束，这三条约束是在考虑储能电站提供频率响应支撑的系统频率动态响应模型的基础上，考虑各同步机组和储能电站本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于，包括：获取电力系统中各组件参数，电力系统中的组件包括同步机组、新能源电场、电网、储能电站及电负荷；以电力系统的总运行成本及储能电站的日均投资成本之和最低为目标函数，在频率安全约束以及系统运行约束下，求解电力系统中储能电站的配置节点及容量，以及系统发生有功功率扰动后，电力系统的频率响应方案；所述频率安全约束包括准稳态频差约束、最大频率变化率约束和频率最低点约束；所述准稳态频差约束为电力系统在t＝∞时的频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述最大频率变化率约束为电力系统在t＝0+时刻的频率变化率不超过最大频率变化率允许值，所述频率最低点约束为电力系统在t＝∞时的频率最低点，频率偏差小于系统最大频率偏差允许值。
2.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述电力系统的总运行成本的计算式和储能电站的日均投资成本的计算式分别为：
3.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述准稳态频差约束的表达式为：
4.根据权利要求1所述的计及动态频
5.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述频率最低点约束的表达式为：
6.根据权利要求5所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：对所述的系统频率跌落至最低点时的同步机组i的一次调频响应功率，基于保守性原则进行线性化处理，处理后的表达式为：
7.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述系统运行约束包括：储能电站的充/放电功率约束、电储量约束、运行状态约束、电量变化约束、一次调频功率约束。
8.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述频率响应方案包括各时段同步机组和储能电站的启停状态、以及各同步机组、新能源电场及储能电站的出力方式，其中系统运行约束还包括系统功率平衡约束、机组爬坡容量约束、新能源电场实际出力约束、同步机组出力限约束、机组最小启/停机时间约束、旋转备用约束和线路容量约束。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法。
10.一种计及动态频率安全的储能电站规划分析装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于，包括：获取电力系统中各组件参数，电力系统中的组件包括同步机组、新能源电场、电网、储能电站及电负荷；以电力系统的总运行成本及储能电站的日均投资成本之和最低为目标函数，在频率安全约束以及系统运行约束下，求解电力系统中储能电站的配置节点及容量，以及系统发生有功功率扰动后，电力系统的频率响应方案；所述频率安全约束包括准稳态频差约束、最大频率变化率约束和频率最低点约束；所述准稳态频差约束为电力系统在t＝∞时的频率偏差不超过准稳态最大频率偏差允许值，所述最大频率变化率约束为电力系统在t＝0+时刻的频率变化率不超过最大频率变化率允许值，所述频率最低点约束为电力系统在t＝∞时的频率最低点，频率偏差小于系统最大频率偏差允许值。
2.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述电力系统的总运行成本的计算式和储能电站的日均投资成本的计算式分别为：
3.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述准稳态频差约束的表达式为：
4.根据权利要求1所述的计及动态频率安全的储能电站规划方法，其特征在于：所述最大频率变化率约束的表达式为：
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：昌力，吉斌，李利利，曹荣章，吴炳祥，张彦涛，管金昱，张丹丹，涂杉杉，刘林松，
申请(专利权)人：国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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