电力系统储能配置方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种电力系统储能配置方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。所述方法包括：建立储能配置模型，该储能配置模型包括成本目标函数和约束条件；建立电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率之间的关系，得到频率偏差

【技术实现步骤摘要】
电力系统储能配置方法、装置、计算机设备和存储介质


[0001]本申请涉及电力系统建设
，特别是涉及一种电力系统储能配置方法、装置、计算机设备和计 算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着电力系统清洁能源转型，风电光伏等可再生能源迅速发展。电力系统中的可再生能源经电力电子 变流器并网，加之我国特高压输电工程的发展，电力系统逐渐演变成为交直流混联连电网。电力系统呈现 大规模的直流送入导致部分系统中的同步机组所占比例降低，系统呈现出弱惯性的特点。在惯性水平较低 的系统中，发生有功功率扰动时，由于通过电力电子变换器并网的可再生能源以及外来直流电与系统频率 解耦，无法有效提供频率支撑，系统会面临严重的频率安全问题。
[0003]储能由于其响应快速，灵活可控，具有出色的调频能力，可在系统发生功率扰动时提供紧急支撑，提 升系统的频率稳定性。但由于储能成本较高，并且其参与调频提供有功支撑受到系统线路负载率约束，需 要考虑输电线路的扩建以及储能的选址定容问题以合理利用储能。
[0004]总体而言，目前关于储能参与电力系统调频的规划相关研究大都基于系统最严重切机工况或者历史频 率曲线。而电力系统发生故障的位置不同会影响系统的潮流分布，基于传统的储能配置方法在提供频率支 撑时会产生潮流越限的问题，严重时潮流越限可引发电力系统大面积瘫痪。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保证电力系统安全性，同时降低成本的电力系统储 能配置方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。
[0006]一种电力系统储能配置方法，所述方法包括：
[0007]建立储能配置模型，该储能配置模型包括成本目标函数和约束条件；该成本目标函数包括储能节点总 成本和扩建线路成本；该约束条件包括潮流等式约束、同步发电机组装机功率约束、储能节点装机功率约 束、线路负载约束和频率约束；建立电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率之间 的关系，得到频率偏差
‑
切机功率
‑
装机功率关系；获取电力系统中各台同步发电机组的切机功率；根据各 个同步发电机组的切机功率、该频率约束条件和该频率偏差
‑
切机功率
‑
装机功率关系，计算电力系统中每 一个同步发电机组切机时维持系统频率稳定的最小储能功率；将该电力系统中每一个同步发电机组切机时 维持系统频率稳定的最小储能功率代入该储能配置模型，求解满足该约束条件的储能配置方案，选择使该 成本目标函数最小的储能配置方案作为最终选定的储能配置方案；该储能配置方案包括储能节点分布、储 能节点装机功率以及输电线扩建方案。
[0008]在其中一个实施例中，该储能节点总成本包括储能节点的功率成本和储能节点的容量成本；该扩建线 路成本包括扩建线路单位长度成本与扩建线路总长度的乘积。
[0009]在其中一个实施例中，该潮流等式约束包括：
[0010][0011]其中，A为系统的节点支路关联矩阵；P
k
为同步发电机组k切机时系统支路功率列向量；为同步 发电机组k切机时节点注入有功功率列向量；为同步发电机组k切机时发电机有功功率列向量；为 同步发电机组k切机时除同步发电机组k外，其他同步发电机组增发有功功率列向量；为同步发电机 组k切机时储能节点增发有功功率列向量；P
L0
为节点有功负荷需求列向量；为同步发电机组k切机时 节点负荷变化量列向量。
[0012]该同步发电机组装机功率约束包括：
[0013][0014]其中，P
Gl0
为同步发电机组l初始有功功率；为同步发电机组k切机时同步发电机组l增发的有功 功率；P
Gl
,为系统设定同步发电机组l的装机功率。
[0015]该储能节点装机功率约束包括：
[0016][0017]其中，为同步发电机组k切机时储能节点i的增发有功功率；P
Ei
为储能节点i的装机功率。
[0018]该线路负载约束包括：
[0019][0020]其中，j为输电线支路编号；为同步发电机组k切机时支路j的有功功率；
j,maxset
为系统允许支路 j传输有功功率的上限值；为支路j扩建数量。
[0021]该频率约束包括：
[0022][0023]其中，Δf
k
为同步发电机组k切机时系统频率偏差的最大值；为同步发电机组k切机时储能节点i 增发的有功功率；Δf
maxset
为系统允许的最大频率偏差。
[0024]在其中一个实施例中，该建立电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率之间的 关系，得到频率偏差
‑
切机功率
‑
装机功率关系包括：
[0025]基于下垂控制方式，确定储能节点增发有功功率、储能节点装机功率与电力系统频率偏差的关系：
[0026][0027]其中，为同步发电机组k切机时储能节点i增发的有功功率；K
Ei
为储能节点i的功率
‑
频率响应系 数；P
Ei
为储能节点i的装机功率；Δf
k
为同步发电机组k切机时电力系统频率偏差；
[0028]基于同步发电机组一阶简化模型，确定同步发电机组增发有功功率、同步发电机组初始有功功率与电 力系统频率偏差的关系：
[0029][0030]其中，T
G
为储能的调速器时间常数；P
Gl0
为同步发电机组l的初始有功功率；K
Gl
为同步发电机组l的 功率
‑
频响应系数；为同步发电机组k切机时同步发电机组l增发的有功功率；Δf
k
为同步发电机组k 切机时电力系统频率偏差；
[0031]基于同步发电机组经典摇摆方程构建系统故障时频率偏差、储能节点增发有功功率、同步发电机组增 发有功功率、同步发电机组切机功率之间的初始关系模型；
[0032]将得到的该储能节点增发有功功率、储能节点装机功率与电力系统频率偏差的关系、该同步发电机组 增发有功功率、同步发电机组初始有功功率与电力系统频率偏差的关系代入所述初始关系模型中，得到同 步发电机组切机时，电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率的关系。
[0033]在其中一个实施例中，将该电力系统中每一个同步发电机组切机时维持系统频率稳定的最小储能功率 代入该储能配置模型，求解满足该约束条件的储能配置方案，选择使该成本目标函数最小的储能配置方案 作为最终选定的储能配置方案；该储能配置方案包括储能节点分布、储能节点装机功率以及输电线扩建方 案包括：
[0034]确定电力系统中各支路传输功率上限值、电力系统中各台同步发电机组的装机功率、储能节点的数 量；电力系统中各台同步发电机组切机时，分别将电力系统中各支路传输功率上限值、电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统储能配置方法，其特征在于，所述方法包括：建立储能配置模型，所述储能配置模型包括成本目标函数和约束条件；所述成本目标函数包括储能节点总成本和扩建线路成本；所述约束条件包括潮流等式约束、同步发电机组装机功率约束、储能节点装机功率约束、线路负载约束和频率约束；建立电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率之间的关系，得到频率偏差
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切机功率
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装机功率关系；获取电力系统中各台同步发电机组的切机功率；根据各个同步发电机组的切机功率、所述频率约束和所述频率偏差
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切机功率
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装机功率关系，计算所述电力系统中每一个同步发电机组切机时维持系统频率稳定的最小储能功率；将所述电力系统中每一个同步发电机组切机时维持系统频率稳定的最小储能功率代入所述储能配置模型，求解满足所述约束条件的储能配置方案，选择使所述成本目标函数最小的储能配置方案作为最终选定的储能配置方案；所述储能配置方案包括储能节点分布、储能节点装机功率以及输电线扩建方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述储能节点总成本包括储能节点的功率成本和储能节点的容量成本；所述扩建线路成本包括扩建线路单位长度成本与扩建线路总长度的乘积。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述潮流等式约束包括：其中，A为系统的节点支路关联矩阵；P
k
为同步发电机组k切机时系统支路功率列向量；为同步发电机组k切机时节点注入有功功率列向量；为同步发电机组k切机时发电机有功功率列向量；为同步发电机组k切机时除同步发电机组k外，其他同步发电机组增发有功功率列向量；为同步发电机组k切机时储能节点增发有功功率列向量；P
L0
为节点有功负荷需求列向量；为同步发电机组k切机时节点负荷变化量列向量；所述同步发电机组装机功率约束包括：其中，P
Gl0
为同步发电机组l初始有功功率；为同步发电机组k切机时同步发电机组l增发的有功功率；P
Gl,max
为系统设定同步发电机组l的装机功率；所述储能节点装机功率约束包括：其中，为同步发电机组k切机时储能节点i的增发有功功率；P
Ei
为储能节点i的装机功率；所述线路负载约束包括：
其中，j为输电线支路编号；为同步发电机组k切机时支路j的有功功率；p
j,maxset
为系统允许支路j传输有功功率的上限值；为支路j扩建数量；所述频率约束包括：其中，Δf
k
为同步发电机组k切机时系统频率偏差的最大值；为同步发电机组k切机时储能节点i增发的有功功率；Δf
maxset
为系统允许的最大频率偏差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立电力系统频率偏差、同步发电机组切机功率与储能节点装机功率之间的关系，得到频率偏差
‑
切机功率
‑
装机功率关系包括：基于下垂控制方式，确定储能节点增发有功功率、储能节点装机功率与电力系统频率偏差的关系：其中，为同步发电机组k切机时储能节点i增发的有功功率；K
Ei
为储能节点i的功率
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频率响应系数；P
Ei
为储能节点i的装机功率；Δf
k
为同步发电机组k切机时电力系统频率偏差；基于同步发电机组一阶简化模型，确定同步发电机组增发有功功率、同步发电机组初始有功功率与电力系统频率偏差的关系：其中，T
G
为储能的调速器时间常数；P
Gl0
为同步发电机组l的初始有功功率；K
Gl
为同步发电机组l的功率
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频响应系数；为同步发电机组k切机时同步发电机组l增发的有功功率；Δf
k
为同步发电机组k切机时电力系统频率偏差；基于同步发电机组经典摇摆方程构建系统故障时频率偏差、储能节点增发有...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁宗相，乔颖，郭嘉庆，张谦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：