一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法技术方案

本发明专利技术属于能源评估技术领域，尤其涉及一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法。本发明专利技术在可再生能源高渗透的背景下分析灵活性资源调节特性，考虑不同灵活性资源灵活性响应能力与时间尺度、出力水平的关系；从量化评估着手，对于系统可用的灵活性资源类型和潜力进行相关研究，在概率方法框架下开展灵活性评估工作，灵活性供给与需求作为服从特定分布的随机变量，引入概率密度对其进行描述，从而构建相应数学模型。最后，将灵活性量化指标引入至综合能源系统规划工作中，优化得到不同灵活性约束阈值下的最优配置方案。本发明专利技术实现了系统灵活性平衡的量化评估，保证了高比例可再生能源的并网条件下，系统的灵活稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法
本专利技术属于能源评估
，尤其涉及一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法,具体涉及灵活性平衡的量化评估方法。
技术介绍
可再生能源高渗透的背景下，能源结构发生了前所未有的重大改变，开展能源系统灵活性专项规划工作具有重大意义。供给侧资源、储能作为当前主要的灵活性来源，保障了灵活性供给充裕水平，供给侧的灵活性资源，即常规电源的灵活性调节；储能则是通过发挥其能量迁移特性提供灵活性，从而有效匹配可再生能源电源的随机、波动特性，保障整个系统安全稳定运行。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法。其目的是为了实现在概率框架下对供需平衡机理进行细致的阐述，通过建立系统灵活性供需概率模型和灵活性评价指标，实现系统灵活性平衡的量化评估。同时将灵活性量化指标引入至综合能源系统规划工作中，优化得到不同灵活性约束阈值下的最优配置方案，进而保证高比例可再生能源的并网条件下，系统的灵活稳定运行的专利技术目的。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法，包括以下步骤：步骤1.在特定时间尺度下，机组灵活性调节能力与出力水平相关，其关系式表示为：其中，Ph表示机组出力；τ表示时间尺度，通常取15min、4h及24h，分别对应调频、爬坡、调峰的研究工作，fxh表示特定时间尺度下，机组灵活性调节能力与出力水平的函数关系；步骤2.常规机组灵活性供给与出力大小呈现的函数关系为：其中，x+、x-分别代表常规机组上、下调峰灵活性；Rh+、Rh-分别代表机组上、下爬坡率；Phmam、Phmin分别表示机组最大出力和最小出力值，dt表示对时间积分；在建立多时间尺度、多状态灵活性供给数学模型的基础上，按照选定的时间尺度，联系运行状态的概率分布函数，搭建灵活性供给概率分布函数为：其中，xs+、xs-分别表示储能装置的上调、下调灵活性；Pout、Pin分别表示输出功率、输入功率；Pin,e、Pout,e分别表示额定输入、输出功率；Es、Esmin、Esmax分别表示实时容量、最小容量、最大容量；步骤3.考虑负荷侧不确定性的特征，设负荷侧需求为一服从条件分布的随机变量Y,关系式表示为：其中，τ为时间尺度，通常选取15min、4h、24h不等，分别对应调频、爬坡、调峰相关研究的时间尺度；选取24h作为时间尺度，L表示负荷水平，Lmax表示时间尺度内可能出现的最大负荷，Limn表示时间尺度内可能出现的最小负荷，为负荷侧需求与时间的函数关系，fL为负荷水平的函数表达式,y为服从条件分布的随机变量，dL表示对负荷水平积分；步骤4.新能源随机性、波动性引起的灵活性需求由一满足条件分布的随机变量予以表示为：其中，K表示新能源机组出力水平，Kmax表示时间尺度内可能出现的最大运行值，Kmin表示时间尺度内可能出现的最小运行值，表示灵活性需求，fK为新能源机组出力水平的函数表达式，y为服从条件分布的随机变量，dK表示对出力水平积分；步骤5.在概率方法的框架下，以概率分布的形式对于灵活供需关系进行表征有效；步骤6.灵活性量化评估指标，通过统计灵活性资源的规模大小，得出相应的评估结果；相比之下，在灵活性供需二元关系失衡所产生的影响上缺乏足够的关注；步骤7.各类灵活性资源协调规划，通过定量比较三类灵活性调节手段的具体调节水平，以不同类型灵活性供给源的单位改善成本的高低为建设标准，引入最大净收益增量比思想，在坚持单位改善成本最低的原则前提下，迭代求解，确定多种资源综合利用的灵活性投资方案；步骤8.将灵活性量化指标引入至综合能源系统规划工作中，优化得到不同灵活性约束阈值下的最优配置方案。进一步的，所述步骤5中，在概率方法的框架下，以概率分布的形式对于灵活供需关系进行表征有效可行，具体包括：步骤51.不考虑灵活性供给、需求的概率分布特性；步骤52.考虑灵活性供给、需求的概率分布特性。进一步的，所述不考虑灵活性供给、需求的概率分布特性，包括：定义灵活性供给X与灵活性需求Y的差值Z为系统灵活性裕度，以系统供给小于需求的的概率分布情况作为表征系统灵活性充裕与否的判据，其概率形式为：其中，Xi表示单个灵活性资源供给量；Yi表示单个灵活性需求量；R、D分别表示灵活性资源与需求的集合，ε表示灵活性充裕水平阈值,P表示系统供给小于需求的概率,Z表示系统灵活性裕度。进一步的，所述考虑灵活性供给、需求的概率分布特性，包括：考虑灵活性供给、需求的概率分布特性，灵活性裕度同样满足条件分布，表示为其中，si表示系统运行状态，具体包括机组出力、储能状态、负荷水平；S表示运行状态集合，P表示灵活性供给、需求的概率分布，Z表示系统灵活性裕度，τ为时间常数，ε表示灵活性充裕水平阈值。进一步的，所述灵活性的裕度概率分布包括：(1)灵活性充足的情况；(2)灵活性可能出现不足的情况。进一步的，所述灵活性的评价指标包括以下步骤：步骤1.灵活性裕量的概率密度表达式为：其中，φXi表示单个供给资源的概率分布；φYi表示单个需求的概率密度，φX、φY分别代表灵活性总供给、总需求的概率密度函数：对φX、φY进行反向卷积即可得灵活性裕度的概率密度函数，代表灵活性裕度概率分布函数，i表示卷积积分的个数，di表示对个数求积分；步骤2.在选定时间尺度的情况下，上式表示为：其中，Smax、Smin分别对应系统运行状态上下限，Z表示系统灵活性裕度，s表示运行状态集合，dz表示对灵活性裕度积分，ds表示对运行状态积分；步骤3.基于上述灵活性裕度的概率密度表达式，提出一组定量分析系统灵活性水平的评价指标，其表达式为：上式分别为灵活性裕度概率分布、灵活性不足情况发生概率和灵活性不足期望值，dz表示对灵活性裕度积分，ds表示对运行状态积分。进一步的，通过定量比较三类灵活性调节手段的具体调节水平，以不同类型灵活性供给源的单位改善成本的高低为建设标准，引入最大净收益增量比思想，在坚持单位改善成本最低的原则前提下，迭代求解，确定多种资源综合利用的灵活性投资方案，包括以下步骤：步骤1.根据现有灵活性机组、新能源机组出力信息，给出初始配置成本；步骤2.以初始配置成本作为迭代初始点，结合灵活性评价指标，进行迭代计算，进而获取灵活性资源优化配置结果。本专利技术具有以下有益效果及优点：本专利技术首先在可再生能源高渗透的背景下分析灵活性资源调节特性，考虑不同灵活性资源灵活性响应能力与时间尺度、出力水平的关系；其次，从量化评估着手，对于系统可用的灵活性资源类型和潜力进行相关研究，在概率方法框架下开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法，其特征是：包括以下步骤：/n步骤1.在特定时间尺度下，机组灵活性调节能力与出力水平相关，其关系式表示为：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1.在特定时间尺度下，机组灵活性调节能力与出力水平相关，其关系式表示为：



其中，Ph表示机组出力；τ表示时间尺度，通常取15min、4h及24h，分别对应调频、爬坡、调峰的研究工作，fxh表示特定时间尺度下，机组灵活性调节能力与出力水平的函数关系。
步骤2.常规机组灵活性供给与出力大小呈现的函数关系为：






其中，x+、x-分别代表常规机组上、下调峰灵活性；Rh+、Rh-分别代表机组上、下爬坡率；Phmam、Phmin分别表示机组最大出力和最小出力值，dt表示对时间积分。
在建立多时间尺度、多状态灵活性供给数学模型的基础上，按照选定的时间尺度，联系运行状态的概率分布函数，搭建灵活性供给概率分布函数为：






其中，xs+、xs-分别表示储能装置的上调、下调灵活性；Pout、Pin分别表示输出功率、输入功率；Pin,e、Pout,e分别表示额定输入、输出功率；Es、Esmin、Esmax分别表示实时容量、最小容量、最大容量。
步骤3.考虑负荷侧不确定性的特征，设负荷侧需求为一服从条件分布的随机变量Y,关系式表示为：



其中，τ为时间尺度，通常选取15min、4h、24h不等，分别对应调频、爬坡、调峰相关研究的时间尺度；选取24h作为研究的时间尺度，L表示负荷水平，Lmax表示时间尺度内可能出现的最大负荷，Limn表示时间尺度内可能出现的最小负荷，fYL为负荷侧需求与时间的函数关系，fL为负荷水平的函数表达式,y为服从条件分布的随机变量，dL表示对负荷水平积分。
步骤4.新能源随机性、波动性引起的灵活性需求由一满足条件分布的随机变量予以表示为：



其中，K表示新能源机组出力水平，Kmax表示时间尺度内可能出现的最大运行值，Kmin表示时间尺度内可能出现的最小运行值，fYK表示灵活性需求，fK为新能源机组出力水平的函数表达式，y为服从条件分布的随机变量，dK表示对出力水平积分。
步骤5.在概率方法的框架下，以概率分布的形式对于灵活供需关系进行表征有效。
步骤6.灵活性量化评估指标，通过统计灵活性资源的规模大小，得出相应的评估结果；相比之下，在灵活性供需二元关系失衡所产生的影响上缺乏足够的关注；
步骤7.各类灵活性资源协调规划，通过定量比较三类灵活性调节手段的具体调节水平，以不同类型灵活性供给源的单位改善成本的高低为建设标准，引入最大净收益增量比思想，在坚持单位改善成本最低的原则前提下，迭代求解，确定多种资源综合利用的灵活性投资方案；
步骤8.将灵活性量化指标引入至综合能源系统规划工作中，优化得到不同灵活性约束阈值下的最优配置方案。


2.根据权利要求1所述的一种基于多类型储能的综合能源系统灵活性评估方法，其特征是：所述步骤5中，在概率方法的框架下，以概率分布的形式对于灵活供需关系进行表征有效可行，具体包括：
步骤51.不考虑灵活性供给、需求的概率分布特性；...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘霄，窦文雷，穆永强，宁辽逸，佟俊达，陈明丰，李剑峰，高靖，李芳，宋坤，张娜，颜宁，黄南天，王义贺，程孟増，吉星，商文颖，侯依昕，徐熙林，杨朔，李纯正，满林坤，刘禹彤，乔彦哲，牛俊，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21