一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法技术

一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法，涉及电网调峰技术领域，本发明专利技术方法包括以下步骤：(1)电网调峰资源协调优化调度模型的结构分析：(2)电网调峰资源协调优化调度模型的建立：(3)电网调峰资源协调优化调度模型的求解：其中，以储能系统削峰填谷配合火电机组深度调峰来提高系统调峰能力。本发明专利技术的有益效果：该方法以减少负荷低谷时期的弃风电量，提高系统调峰能力为目标，提出一种储能辅助火电机组深度调峰分层优化调度方案，对于提高电力系统调峰能力、减少弃风产生的同时改善火电机组最大峰谷差调节量具有较大帮助，采用储能系统削峰填谷配合火电机组深度调峰的手段达到有效减少负荷低谷时期的弃风电量，提高了系统调峰能力。统调峰能力。统调峰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法


[0001]本专利技术涉及电网调峰
，具体为一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法。

技术介绍

[0002]储能技术作为解决大规模可再生能源发电接入电网的一种有效支撑技术，具备削峰填谷、调频调压、电能质量治理等功能，电力系统调峰是指电源出力能否满足负荷或净负荷在调度日内的变化情况，当风电呈现反调峰特性时，净负荷峰谷差增大，使火电机组最大峰谷差调节需求量升高，常规调峰手段已无法满足调峰需求，从而导致大量弃风产生。通过采用火电机组深度调峰手段并结合储能系统的削峰填谷作用，可以有效减少负荷低谷时期的弃风电量，缓解系统调峰困难。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法，采用储能系统削峰填谷配合火电机组深度调峰的手段达到有效减少负荷低谷时期的弃风电量，提高系统调峰能力的目的。
[0004]本专利技术提出的含储能电站的电网调峰资源协调优化方法，包括以下步骤：
[0005](1)电网调峰资源协调优化调度模型的结构分析：
[0006]采用储能系统削峰填谷配合火电机组深度调峰来提高系统调峰能力，提出了分层协调优化调度方案，其具体模型结构见图1；
[0007]上层调度模型以净负荷标准差及储能系统经济性最优为目标来优化储能系统充放电功率，以此提高负荷低谷时期的火电机组调峰空间并减少负荷尖峰时段的机组出力值，而实际的风电接纳量需根据火电机组的调峰能力确定，故根据得到的储能系统充放电功率，结合原负荷曲线得到等效负荷曲线，并传递至中层调度模型；
[0008]中层调度模型通过上层模型传递的等效负荷曲线，结合风电数据来对各时刻的火电机组总出力进行优化，在接纳风电的过程中，由于火电机组出力的降低，其各项成本及收益会发生变化，故中层模型将以火电机组在接纳风电过程中所产生的额外运行成本、电量损失成本、深度调峰补偿收益以及弃风惩罚成本所组成的总调峰成本最小为目标，优化各时刻的风电接纳量，确定火电机组总出力，并将结果传递至下层调度模型；
[0009]下层调度模型以各时刻火电机组总出力值为基础，结合各火电单元的运行特性，以机组整体运行效益最优为目标，求解各火电机组的最优出力；
[0010](2)电网调峰资源协调优化调度模型的建立：
[0011](2
‑
1)上层模型目标函数及约束条件：
[0012]上层模型以储能运行收益及净负荷标准差最优为目标，其中，储能运行效益的计算公式如下：
[0013][0014]式中，I
ν
为储能系统运行收益；为储能运行电量收益；为储能运行环境收益；P
c,t
、P
d,t
分别为t时刻储能系统充放电功率(其值都为正)；η
d
为储能系统放电效率；e
t
为电网的实时峰谷电价；Δt为计算时间步长；K为机组生产电能的污染物排放总数；ω
k
为生产单位电能的第k种污染物排放密度；e
k
为第k 种污染物的单位排放费用；
[0015]净负荷标准差的计算公式如下：
[0016][0017]式中：P
net,t
为t时刻净负荷功率；为净负荷平均值；T为调度日内总采样点数；
[0018]上层模型目标函数及约束条件如下：
[0019][0020]式中，与分别为储能系统运行收益I
ν
与净负荷标准差P
SDν
的标幺值， P
C
与P
D
为储能系统的最大充放电功率，一般等于储能额定功率；S
t
为t时刻储能系统荷电状态；S
max
与S
min
分别为储能系统荷电状态上下限值；
[0021](2
‑
2)中层模型目标函数：
[0022]中层模型考虑火电机组的深度调峰，其调峰成本函数为非线性函数，其中火电机组的总调峰能耗成本函数C
G,t
其公式如下：
[0023][0024]式中，为火电机组运行能耗成本；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台火电机组耗量特性函数的系数；S
c
为当季单位煤炭价格；为火电机组深度调峰的过程中随着负荷率的不断降低产生的机组运行损耗成本；β为火电厂实际运行损耗系数；S
J,i
为第i台火电机组的购机成本；N
F,i,t
为第i台火电机组t时刻的转子致裂周次，该值与火电机组出力P
G,i,t
相关；为投油成本；Q
i,t
为第i台火电机组投油深度调峰阶段t时刻的投油量；S
o
为当季的油价；P
G,t
为t时刻所有火电机组总出力；P
Gmax
为火电机组总出力最大值；P
G1
为常规调峰阶段的火电机组总出力最小值；P
G2
为不投油深度调峰阶段的火电机组总出力最小值；P
G3
为投油深度调峰阶段的火电机组总出力最小值；I
r
和I
d
分别为系统常规调峰机组和可深度调峰机组的数量，当P
G1
≤P
G,t
≤P
Gmax
时，所有火电机组都处于常规调峰阶段； P
G2
≤P
G,t
＜P
G1
，不参与深度调峰机机组处于常规调峰阶段最小出力，参与深度调峰的机组处于不投油深度调峰阶段；当P
G3
≤P
G,t
＜P
G2
时，不参与深度调峰机组处于常规调峰阶段最小出力，参与深度调峰机组处于投油深度调峰阶段。表达公式如下：
[0025][0026]式中：为第i台只参与常规调峰的机组额定容量；为第i台可深度调峰的机组额定容量；为第i台机组的最大负荷率；为第i台常规调峰阶段的最小负荷率；
为第i台机组不投油深度调峰阶段的最小负荷率；为第i 台机组投油深度调峰阶段的最小负荷率；
[0027]此外，为增加火电厂的调峰意愿，各地出台了相应的火电机组深度调峰补偿政策，火电机组深度调峰补偿收益函数I
G,t
如下：
[0028][0029]式中，e
P
为火电机组深度调峰补偿单价；Δt为计算时间步长；
[0030]根据上述运行成本及深度调峰补偿收益模型，再考虑火电机组在接纳风电过程中的电量收益损失成本和弃风惩罚成本，建立目标函数如下：
[0031][0032]式中，P
wj,t
为t时刻的风电上网功率；P
w,t
为t时刻的风电功率；θ为弃风惩罚成本单位；Δt为计算时间步长，约束条件包括火电机组总功率约束、总爬坡率约束以及各机组的启停约束，其中P<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含储能电站的电网调峰资源协调优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)电网调峰资源协调优化调度模型的结构分析：采用储能系统削峰填谷配合火电机组深度调峰来提高系统调峰能力，提出了分层协调优化调度方案，其具体模型结构见图1；上层调度模型以净负荷标准差及储能系统经济性最优为目标来优化储能系统充放电功率，以此提高负荷低谷时期的火电机组调峰空间并减少负荷尖峰时段的机组出力值，而实际的风电接纳量需根据火电机组的调峰能力确定，故根据得到的储能系统充放电功率，结合原负荷曲线得到等效负荷曲线，并传递至中层调度模型；中层调度模型通过上层模型传递的等效负荷曲线，结合风电数据来对各时刻的火电机组总出力进行优化，在接纳风电的过程中，由于火电机组出力的降低，其各项成本及收益会发生变化，故中层模型将以火电机组在接纳风电过程中所产生的额外运行成本、电量损失成本、深度调峰补偿收益以及弃风惩罚成本所组成的总调峰成本最小为目标，优化各时刻的风电接纳量，确定火电机组总出力，并将结果传递至下层调度模型；下层调度模型以各时刻火电机组总出力值为基础，结合各火电单元的运行特性，以机组整体运行效益最优为目标，求解各火电机组的最优出力；(2)电网调峰资源协调优化调度模型的建立：(2
‑
1)上层模型目标函数及约束条件：上层模型以储能运行收益及净负荷标准差最优为目标，其中，储能运行效益的计算公式如下：式中，I
ν
为储能系统运行收益；为储能运行电量收益；为储能运行环境收益；P
c,t
、P
d,t
分别为t时刻储能系统充放电功率(其值都为正)；η
d
为储能系统放电效率；e
t
为电网的实时峰谷电价；Δt为计算时间步长；K为机组生产电能的污染物排放总数；ω
k
为生产单位电能的第k种污染物排放密度；e
k
为第k种污染物的单位排放费用；净负荷标准差的计算公式如下：式中：P
net,t
为t时刻净负荷功率；为净负荷平均值；T为调度日内总采样点数；上层模型目标函数及约束条件如下：
式中，与分别为储能系统运行收益I
ν
与净负荷标准差P
SDν
的标幺值，P
C
与P
D
为储能系统的最大充放电功率，一般等于储能额定功率；S
t
为t时刻储能系统荷电状态；S
max
与S
min
分别为储能系统荷电状态上下限值；(2
‑
2)中层模型目标函数：中层模型考虑火电机组的深度调峰，其调峰成本函数为非线性函数，其中火电机组的总调峰能耗成本函数C
G,t
其公式如下：式中，为火电机组运行能耗成本；a
i
、b
i
、c
i
分别为第i台火电机组耗量特性函数的系数；S
c
为当季单位煤炭价格；为火电机组深度调峰的过程中随着负荷率的不断降低产生的机组运行损耗成本；β为火电厂实际运行损耗系数；S
J,i
为第i台火电机组的购机成本；N
F,i,t
为第i台火电机组t时刻的转子致裂周次，该值与火电机组出力P
G,i,t
相关；为投油成本；Q
i,t
为第i台火电机组投油深度调峰阶段t时刻的投油量；S
o
为当季的油价；P
G,t
为t时刻所有火电机组总出力；P
Gmax
为火电机组总出力最大值；P
G1
为常规调峰阶段的火电机组总出力最小值；P
G2
为不投油深度调峰阶段的火电机组总出力最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立滨，张海宁，李春来，李正曦，李志青，安娜，许辉，马国福，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司经济技术研究院国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：