基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法及系统技术方案

本发明专利技术属于风储容量评估领域，提供了一种基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法及系统，包括获取风储一体化系统的输出功率和预装机位置的实际环境变量；基于动态热定值，计算风储一体化系统与主电力系统之间的架空输电线路的电

【技术实现步骤摘要】
基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法及系统


[0001]本专利技术属于风储容量评估
，具体涉及一种基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]风力发电的不确定性与专用架空输电线路(overhead transmission lines，OTL)效率之间的矛盾是一个尚未解决的问题，专用架空输电线路是连接在风电厂和主系统间用于输送波动潮流的线路。在大型风电场中配置储能系统以维持系统功率平衡，为解决这一矛盾创造了机遇。随着储能装置成本的降低，新建风电场一般要求配置储能设备，以缓解功率输出的波动。储能运行可大大降低风电不确定性影响下主电网的电力储备需求，从而提高系统稳定性。
[0004]集中式风电场主要分布在远离负荷中心、风资源丰富的偏远地区。因此，专用架空输电线路作为一种行之有效的可靠输电技术，被应用于将风电传输并集成到主系统中。通常，发电和输电分属于不同的运营系统并受其监管。在发电方面，扩大利润的需求刺激了更多的投资建立风电集成系统，这就产生了对输电设备的需求。然而，电网企业的决策者不愿意为风电集成系统中接入主系统的专用架空输电线路投入大量资金。这是由可持续能源的波动性和间歇性造成的专用架空输电线路利用率低导致的。基于上述两方面的矛盾，发掘线路潜在的输电能力成为经济高效地扩大风力发电系统规模的关键问题。
[0005]静态热定值(static thermal rating，STR)是评估线路在一组固定的典型环境参数情况下的最大允许电流或有功功率的有效方法。然而，随着时间和位置的变化，环境条件可能会有很大的不同。用传统STR评估线路传输容量的处理方法可以在很大程度上保证系统的安全性。但是线路在承载波动和间歇的可再生功率时，其能力没有得到充分的利用，从而降低了线路的运行效率。那么如何最大限度地利用接入架空输电线路，进一步扩大风能集成规模就成为一个决策难题。
[0006]动态热定值(dynamic thermal rating，DTR)利用实时环境参数计算线路的可用容量，可以克服传统静态方法的保守性，并有效提高接入主网的风电集成系统规模。此外，风速等环境因素的变化不仅直接改变风力发电机组的出力，还会通过作用于架空输电线路的电热特性而影响输送容量。例如，较高的风速使风力发电量增加，同时为线路的散热提供了良好条件，从而提高了输送容量。因此，DTR的优势极大地挖掘了输电系统的物理能力，提高了风电并网的效率。然而，针对风力发电同步时序仿真和架空输电线路传输容量的研究较少，这也是本实施例所要解决的主要问题之一。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于动态热定值的风储一体化系统容量评
估方法及系统，本专利技术为解决风力发电与输电的矛盾，在风电场中配置储能系统，将其定义为风储一体化系统。通过风力发电、输电潜力最大化和储能系统之间的协调，有望在风电集成的系统中实现投资经济性和运行性能的优化。基于环境条件变化而非传统静态参数的输电能力评估被认为是风电集成系统指导储能运行的更有效的方法。
[0008]根据一些实施例，本专利技术的第一方案提供了一种基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，采用如下技术方案：
[0009]基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，包括：
[0010]获取风储一体化系统的输出功率和预装机位置的实际环境变量；
[0011]基于动态热定值，计算风储一体化系统与主电力系统之间的架空输电线路的电
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热耦合关系；
[0012]根据所得到的电
‑
热耦合关系和预装机位置的实际环境变量，分析架空输电线路的功率传输状态；
[0013]根据所述架空输电线路的功率传输状态和风储一体化系统的初始容量，确定风储一体化系统的输出容量。
[0014]根据一些实施例，本专利技术的第二方案提供了一种基于动态热定值的风储一体化系统容量评估系统，采用如下技术方案：
[0015]基于动态热定值的风储一体化系统容量评估系统，包括：
[0016]数据采集模块，被配置为获取风储一体化系统的输出功率和预装机位置的实际环境变量；
[0017]数据处理模块，被配置为基于动态热定值，计算风储一体化系统与主电力系统之间的架空输电线路的电
‑
热耦合关系；
[0018]传输能力分析模块，被配置为根据所得到的电
‑
热耦合关系和预装机位置的实际环境变量，分析架空输电线路的功率传输状态；
[0019]评估模块，被配置为根据所述架空输电线路的功率传输状态和风储一体化系统的初始容量，确定风储一体化系统的输出容量。
[0020]根据一些实施例，本专利技术的第三方案提供了一种计算机可读存储介质。
[0021]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法中的步骤。
[0022]根据一些实施例，本专利技术的第四方案提供了一种计算机设备。
[0023]一种计算机设备，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程序时实现如上述第一个方面所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法中的步骤。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术通过求解受多种变化环境条件影响的动态热交换过程的电热平衡方程，提出了一种计算架空输电线路功率传输限制的方法。此外，在导体温度保持允许最大值的条件下，通过储能运行来优化和最大化风力发电传输；进一步地，基于该方法的仿真显示风电场、相关储能系统和专用架空输电线路的协调运行，即风储一体化系统(wind
‑
storage integration system，WSIS)。在分析考虑专用架空线路动态性能的风电场和储能最佳规模的有效性，同时实现投资成本和运行效率的协调。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术实施例中风储一体化系统与主电力系统的功率传输模型；
[0028]图2是本专利技术实施例中架空输电线路传输能力评估算法流程图；
[0029]图3是本专利技术实施例中风电场容量评估算法流程图；
[0030]图4是本专利技术实施例中不同功率水平相对应的运行特性曲线；
[0031]图5是本专利技术实施例中动态评估方法的仿真结果；
[0032]图6是本专利技术实施例中弃风量与储能比例的关系；
[0033]图7是本专利技术实施例中储能协调控制下的仿真结果；
[0034]图8是本专利技术实施例中经济模拟算法的结果；
[0035]图9是本专利技术实施例中由于输电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，包括：获取风储一体化系统的输出功率和预装机位置的实际环境变量；基于动态热定值，计算风储一体化系统与主电力系统之间的架空输电线路的电
‑
热耦合关系；根据所得到的电
‑
热耦合关系和预装机位置的实际环境变量，分析架空输电线路的功率传输状态；根据所述架空输电线路的功率传输状态和风储一体化系统的初始容量，确定风储一体化系统的输出容量。2.如权利要求1所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，所述预装机位置的实际环境变量包括相角差、风向、风速、环境温度和时角。3.如权利要求1所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，所述基于动态热定值，计算风储一体化系统与主电力系统之间的架空输电线路的电
‑
热耦合关系，包括：根据线路温度与电阻之间的相关性，确定不同相的环境参数相同的三相架空输电线路的电热行为；基于不同相的环境参数相同的三相架空输电线路的电热行为，确定架空输电线路的电热耦合关系以及架空输电线路的动态热行为。4.如权利要求1所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，根据所得到的电
‑
热耦合关系和预装机位置的实际环境变量，分析架空输电线路的功率传输状态，包括：输入采样时间间隔开始和结束时的参数，完成线性化过程，采用动态方法模拟架空输电线路的运行；根据所得到的电
‑
热耦合关系和预装机位置的实际环境变量，确定线路温度最大温度Tm和复数电压与复数电流的最大相角差θm；如果线路的温度高于100℃，则将步长因子设置减少θm，将θm代入动态方法中并求解，直到T(n+1)＝Tm；否则，设置步长因子增加θm，直至温度T(n+1)＝Tm；将上述动态法获得的复数电压与复数电流的相角差θ代入架空输电线路传输电源节点机组功率计算公式，计算实时运行状态下可集成的最大风力发电功率。5.如权利要求4所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，架空输电线路传输电源节点机组功率计算公式，具体为：P
w
是风电场输出的有功功率；r和x是架空输电线路单位长度的电阻和电抗值；L是线路的长度；相应地，R和X是传输线的串联电阻和电抗；θ是复数电压与复数电流的相角差；U
w
和U
S
分别是节点W和节点S处的电压。6.如权利要求1所述的基于动态热定值的风储一体化系统容量评估方法，其特征在于，根据所述架空输电线路的功率传输状态和风储一体化系统的初始容量，确定风储一体化系统的输出容量，包括：
1)输入风电场的初始容量P
rate
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔璨，代勇，张伟，袁飞，王庆，叶俊，王岩，张寒，荣鹏，王毅，刘文明，赵娜，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司泰安供电公司，
类型：发明
国别省市：