一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法，包括：1根据风电功率预测允许误差，制定风电场调度计划允许偏差区间；2在风电调度计划允许偏差区间外，制定满足风电场调度计划跟踪需求的混合储能协同工作策略；3在风电调度计划允许偏差区间内，制定混合储能荷电状态恢复策略；4考虑混合储能的运行寿命损耗，确定混合储能最优容量、功率配比。本发明专利技术能够根据风电场预测功率与调度计划的偏差值来优化混合储能运行策略和配比方案，在保证风电场跟踪调度计划的前提下，提高储能循环寿命与配比合理性。循环寿命与配比合理性。循环寿命与配比合理性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法


[0001]本专利技术涉及储能系统规划调度领域，具体来说是一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法。

技术介绍

[0002]风电是清洁能源的重要组成部分，对于实现低碳环保、可持续发展等目标具有重要意义。然而，风电出力存在较大的波动性和不确定性，这对风电场输出功率的调控提出了很高的要求。储能系统具有能量时移作用，在风电场调度运行的各场景中广泛应用，并在提高风电场调度能力方面发挥着重要作用。然而，仅使用单一类型储能系统会导致储能电池频繁充放电，将加剧储能系统的寿命损耗。因此，应利用不同类型储能之间的互补特性，构建混合储能，以提高混合储能的整体使用寿命，并提高风电场储能系统配置的合理性。
[0003]各类储能之间存在特性差异，对于混合储能，合理的储能容量和功率配比是提高其运行效率的前提。同时，在针对风电场调度计划跟踪的运行场景中，储能可能因长期充电或放电而导致其充放电能力下降，从而影响混合储能中各类储能的协同效果。因此，研究一种适用于风电场调度计划跟踪的混合储能功率分配策略和储能容量功率配比方案十分必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法，以期能够根据风电预测功率所处的不同偏差区间和混合储能的荷电状态，制定合理的混合储能的功率分配策略和配比方案，在保证风电场跟踪调度计划的前提下，提高储能循环寿命与配比合理性，从而为混合储能在协助风电场跟踪调度计划场景下的规划运行提供依据和参考。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]本专利技术一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法的特点在于，包括以下步骤：
[0007]步骤一、获取风电场典型日的历史输出功率，并将其作为风电调度计划曲线；同时，根据风电日前短期预测的允许误差，确定风电调度计划跟踪的允许偏差区间，并针对风电预测功率值处于不同偏差区间的情况，制定混合储能中钒液流电池VRB和锂电池LIB的运行功率分配方案；
[0008]步骤二、当风电预测功率值处于风电场调度计划允许的偏差区间外时，考虑钒液流电池VRB的荷电状态恢复能力，制定满足风电场调度计划跟踪需求的锂电池LIB和钒液流电池VRB的协同工作策略；否则，执行步骤三；
[0009]步骤三、当风电预测功率值处于风电场调度计划允许的偏差区间内时，结合钒液流电池VRB的荷电状态值、风电预测功率和调度计划偏差值，制定混合储能中钒液流电池VRB的荷电状态恢复策略；
[0010]步骤四、考虑混合储能在协助风电场跟踪调度计划的运行策略中带来的寿命损耗，确定混合储能最优容量、功率配比。
[0011]本专利技术所述的考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法的特点也在于：所述步骤一包括：
[0012]步骤1.1、获取地区风电场典型日的输出功率，并以所述输出功率作为风电调度计划序列P
wp
；
[0013]步骤1.2、根据风电预测的允许误差，利用式(1)表征风电调度计划跟踪的允许偏差区间：
[0014][0015]式(1)中：P
wp,t
为t时刻风电调度计划的功率值，P
lim1,t
和P
lim2,t
分别为t时刻风电计划出力允许偏差区间的上界和下界，Cap
w
为风电场并网容量，σ为风电功率预测的允许误差百分比；
[0016]步骤1.3、定义区间[0,P
lim2,t
)和(P
lim1,t
,Cap
w
]为t时刻混合储能工作区，定义区间[P
lim2,t
,P
wp,t
]和(P
wp,t
,P
lim1,t
]为t时刻VRB荷电状态调整区；
[0017]利用式(2)确定t时刻风电预测功率值P
wf,t
分别处于t时刻混合储能工作区和VRB荷电状态调整区时，混合储能t时刻的运行功率分配方案：
[0018][0019]式(2)中：和分别为t时刻LIB充电功率和放电功率，和分别为t时刻VRB充电功率和放电功率。
[0020]所述步骤二包括：
[0021]步骤2.1、在调度时间周期T内，按时间顺序将混合储能工作区与其后相邻的一个VRB荷电状态调整区共同作为混合储能的一个运行周期；
[0022]步骤2.2、利用式(3)计算调度时间周期T内混合储能的第k个运行周期中VRB荷电状态调节能力：
[0023][0024]式(3)中：分别为第k个运行周期内VRB荷电状态调整区的风电功率正偏差量之和、负偏差量之和，t
kS
和t
kE
分别为第k个运行周期中VRB荷电状态调整区的始、末时刻；
[0025]步骤2.3、利用式(4)计算第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB电量所满足的范围：
[0026][0027]式(4)中：和分别为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB电量范围的最小值和最大值，为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB的电量，和分别为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB充电功率和放电功率，为VRB的额定容量，和分别为VRB荷电状态控制区间的下限和上限，η
VRB
为VRB的充放电效率，δ为状态采样的时间间隔；
[0028]步骤2.4、利用式(5)计算第k个运行周期中混合储能工作区内t时刻LIB和VRB的充放电功率范围：
[0029][0030]式(5)中：t
k0
和t
k1
分别为第k个运行周期中混合储能工作区的起始时刻和结束时刻。
[0031]所述步骤三包括：
[0032]步骤3.1、利用式(6)计算第k个运行周期中VRB荷电状态调整区中各时刻VRB的电量：
[0033][0034]式(6)中：为第k个运行周期中VRB荷电状态调整区内t时刻VRB的电量；为第k个运行周期中VRB荷电状态调整区内t+1时刻VRB的电量；
[0035]步骤3.2、利用式(7)对k个运行周期中VRB荷电状态调整区进行区域划分：
[0036][0037]式(7)中：S1
k
‑
S6
k
为第k个运行周期中VRB荷电状态调整区划分的6个调整区域，和分别为VRB荷电状态的最大值和最小值；
[0038]步骤3.3、分别制定6个区域S1
k
‑
S6
k
中VRB荷电状态恢复策略：
[0039]利用式(8)计算第1个制定区域S1
k
和第6个制定区域S6
k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取风电场典型日的历史输出功率，并将其作为风电调度计划曲线；同时，根据风电日前短期预测的允许误差，确定风电调度计划跟踪的允许偏差区间，并针对风电预测功率值处于不同偏差区间的情况，制定混合储能中钒液流电池VRB和锂电池LIB的运行功率分配方案；步骤二、当风电预测功率值处于风电场调度计划允许的偏差区间外时，考虑钒液流电池VRB的荷电状态恢复能力，制定满足风电场调度计划跟踪需求的锂电池LIB和钒液流电池VRB的协同工作策略；否则，执行步骤三；步骤三、当风电预测功率值处于风电场调度计划允许的偏差区间内时，结合钒液流电池VRB的荷电状态值、风电预测功率和调度计划偏差值，制定混合储能中钒液流电池VRB的荷电状态恢复策略；步骤四、考虑混合储能在协助风电场跟踪调度计划的运行策略中带来的寿命损耗，确定混合储能最优容量、功率配比。2.根据权利要求1所述的考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法，其特征在于：所述步骤一包括：步骤1.1、获取地区风电场典型日的输出功率，并以所述输出功率作为风电调度计划序列P
wp
；步骤1.2、根据风电预测的允许误差，利用式(1)表征风电调度计划跟踪的允许偏差区间：式(1)中：P
wp,t
为t时刻风电调度计划的功率值，P
lim1,t
和P
lim2,t
分别为t时刻风电计划出力允许偏差区间的上界和下界，Cap
w
为风电场并网容量，σ为风电功率预测的允许误差百分比；步骤1.3、定义区间[0,P
lim2,t
)和(P
lim1,t
,Cap
w
]为t时刻混合储能工作区，定义区间[P
lim2,t
,P
wp,t
]和(P
wp,t
,P
lim1,t
]为t时刻VRB荷电状态调整区；利用式(2)确定t时刻风电预测功率值P
wf,t
分别处于t时刻混合储能工作区和VRB荷电状态调整区时，混合储能t时刻的运行功率分配方案：式(2)中：和分别为t时刻LIB充电功率和放电功率，和分别为t时刻VRB充电功率和放电功率。3.根据权利要求2所述的考虑风电场调度计划跟踪的混合储能规划运行方法，其特征在于：所述步骤二包括：
步骤2.1、在调度时间周期T内，按时间顺序将混合储能工作区与其后相邻的一个VRB荷电状态调整区共同作为混合储能的一个运行周期；步骤2.2、利用式(3)计算调度时间周期T内混合储能的第k个运行周期中VRB荷电状态调节能力：式(3)中：分别为第k个运行周期内VRB荷电状态调整区的风电功率正偏差量之和、负偏差量之和，t
kS
和t
kE
分别为第k个运行周期中VRB荷电状态调整区的始、末时刻；步骤2.3、利用式(4)计算第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB电量所满足的范围：式(4)中：和分别为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB电量范围的最小值和最大值，为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB的电量，和分别为第k个运行周期中混合储能工作区结束时刻t
k1
的VRB充电功率和放电功率，为VRB的额定容量，和分别为VRB荷电状态控制区间的下限和上限，η
VRB
为VRB的充放电效率，δ为状态采样的时间间隔；步骤2.4、利用式(5)计算第k个运行周期中混合储能工作区内t时刻LIB和VRB的充放电功率范围：式(5)中：t
k0
和t
k1
分别为第k个运...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贺钧，初宇翔，马英浩，张大波，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：