实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度方法和装置转让专利
申请号 : CN201910825137.3
文献号 : CN110556846B
文献日 : 2021-10-12
发明人 : 陈湘 , 唐晓骏 , 张鑫 , 李晓珺 , 韩晓言 , 林今 , 霍启迪 , 谢岩 , 吕思卓 , 张恺 , 胡灿 , 丁理杰 , 陈怡君 , 李立新 , 陈刚 , 罗彬 , 袁野 , 习智超
申请人 : 中国电力科学研究院有限公司 , 国网四川省电力公司 , 清华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度方法,其特征在于,包括以下步骤:在检测到电网的日负荷值下降至触发储能装置充电的日负荷阈值时的第一时刻,生成储能装置充电指令,所述储能装置充电指令用于控制电网内的储能装置充电,以从电网中吸收电能;及
在检测到电网的日负荷值上升至触发储能装置放电的日负荷阈值时的第二时刻,生成储能装置放电指令,所述储能装置放电指令用于控制电网内的储能装置放电,以向电网中释放电能;
其中,所述步骤还包括:确定预先获取的电网日负荷曲基本参数的步骤:确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最高时刻tp及其对应的日负荷峰值Load(tp),及确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最低时刻tv及其对应的日负荷谷值Load(tv);
确定储能装置的基本参数的步骤:
记所述储能装置包括M个可调度储能设备i,1
储能装置的可调度最大容量Emax=ΣEi,其中,Ei为各可调度储能设备的最大容量,1
记各储能设备在充电状态下的最大功率为PINmax,i,充电能量效率为λIN,i;
确定最大充电时间为TINmax=max{Ei/(λIN,iPINmax,i)};
基于最大充电时间TINmax,确定所述储能装置在充电状态下的最大功率PINmax=Σ(Ei/λIN,iTINmax),及充电能量效率λIN=Emax/(TINmaxPINmax);
记各储能设备在放电状态下的最大功率为POUTmax,i,放电能量效率为λOUT,i;
确定最大放电时间为TOUTmax=max{(EiλOUT,i)/POUTmax,i};
基于最大放电时间TOUTmax,确定所述储能装置在放电状态下的最大功率POUTmax=Σ(EiλOUT,i)/TOUTmax,及放电能量效率λOUT=(TOUTmaxPOUTmax)/Emax;
初步确定触发储能装置充电的日负荷阈值Pch、储能装置的充电功率PIN、及储能装置的累计充电时长Tch的步骤:
将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的初值设为日负荷谷值Load(tv),并增大触发储能装置充电的日负荷阈值Pch;
当触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至满足以下条件中的任一项时,确定其当前值为触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的初选值:第一充电条件:Pch‑Load(tv)=PINmax;
第二充电条件:λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]=Emax;
其中,储能装置的充电功率PIN=Pch‑Load(tv);
累计充电时长Tch为触发充电后,电网的日负荷值Load(t)小于触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的累计时间;
初步确定触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis、储能装置的放电功率POUT、及储能装置的累计放电时长Tdis的步骤:
将触发储能装置放电的放电日负荷阈值Pdis的初值设为日负荷峰值Load(tp),并减小触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis;当触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至满足以下条件中的任一项时,确定其当前值为触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis的初选值:第一放电条件:Load(tp)‑Pdis=POUTmax;
第二放电条件:Tdis×[Load(tp)‑Pdis]=λOUT×Emax;
其中,储能装置的放电功率POUT=Load(tp)‑Pdis;
累计放电时长Tdis为触发放电后,电网的日负荷Load(t)大于触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis的累计时间;
再次确定触发储能装置充电的日负荷阈值Pch、充电功率PIN、和充电时长Tch及触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis、放电功率POUT和放电时长Tdis的步骤:(1)若触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis由第一放电条件确定,触发储能装置充电的日负荷阈值Pch由第一充电条件确定,则比较待放电能量Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT与待充电能量λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]的大小:
若待放电能量大于待充电能量,则
将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至使得Tch增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)];
若待放电能量小于待充电能量,则
将触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至使得Tdis增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)];
(2)若Pdis由第一放电条件确定,Pch由第二充电条件确定,则将触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至使得Tdis增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=Emax;
(3)若Pdis由第二放电条件确定,Pch由第一充电条件确定,则将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至使得Tch增大而满足λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]=Emax;
其中,所述第一时刻早于所述第二时刻;
在所述储能装置中的能量全部释放后,电网在一个典型日内的调峰容量需求最小,为电网的日负荷峰值与电网的日负荷谷值、所述储能装置的放电功率、及储能装置的充电功率这三者之差。
2.根据权利要求1所述的实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度方法,其特征在于,
所述储能装置充电指令包括充电功率或充电时长;
所述储能装置放电指令包括放电功率或放电时长;
相应地,该方法还包括:
在以该充电功率从电网中充电至达到该充电时长时,或在以该充电功率从电网中吸收电能达到储能装置的最大容量时,生成充电状态切换指令,所述充电状态切换指令用于控制储能装置从充电状态切换为停运状态;
在以该放电功率向电网中放电至达到该放电时长时,或在以该放电功率向电网中释放电能至储能装置的容量为零时,生成放电状态切换指令,所述放电状态切换指令用于控制储能装置从放电状态切换为停运状态。
3.一种实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度装置,其特征在于,包括:储能装置充电控制单元,用于在检测到电网的日负荷值上升至触发储能装置充电的日负荷阈值时的第一时刻,生成储能装置充电指令,所述储能装置充电指令用于控制电网内的储能装置充电,以从电网中吸收电能;
储能装置放电控制单元,用于在检测到电网的日负荷值上升至触发储能装置放电的日负荷阈值时的第二时刻,生成储能装置放电指令,所述储能装置放电指令用于控制电网内的储能装置放电,以向电网中释放电能;
其中:储能装置充电控制单元还用于,确定预先获取的电网日负荷曲基本参数的步骤:确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最高时刻tp及其对应的日负荷峰值Load(tp),及确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最低时刻tv及其对应的日负荷谷值Load(tv);
确定储能装置的基本参数的步骤:
记所述储能装置包括M个可调度储能设备i,1
储能装置的可调度最大容量Emax=ΣEi,其中,Ei为各可调度储能设备的最大容量,1
记各储能设备在充电状态下的最大功率为PINmax,i,充电能量效率为λIN,i;
确定最大充电时间为TINmax=max{Ei/(λIN,iPINmax,i)};
基于最大充电时间TINmax,确定所述储能装置在充电状态下的最大功率PINmax=Σ(Ei/λIN,iTINmax),及充电能量效率λIN=Emax/(TINmaxPINmax);
记各储能设备在放电状态下的最大功率为POUTmax,i,放电能量效率为λOUT,i;
确定最大放电时间为TOUTmax=max{(EiλOUT,i)/POUTmax,i};
基于最大放电时间TOUTmax,确定所述储能装置在放电状态下的最大功率POUTmax=Σ(EiλOUT,i)/TOUTmax,及放电能量效率λOUT=(TOUTmaxPOUTmax)/Emax;
初步确定触发储能装置充电的日负荷阈值Pch、储能装置的充电功率PIN、及储能装置的累计充电时长Tch的步骤:
将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的初值设为日负荷谷值Load(tv),并增大触发储能装置充电的日负荷阈值Pch;
当触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至满足以下条件中的任一项时,确定其当前值为触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的初选值:第一充电条件:Pch‑Load(tv)=PINmax;
第二充电条件:λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]=Emax;
其中,储能装置的充电功率PIN=Pch‑Load(tv);
累计充电时长Tch为触发充电后,电网的日负荷值Load(t)小于触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的累计时间;
初步确定触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis、储能装置的放电功率POUT、及储能装置的累计放电时长Tdis的步骤:
将触发储能装置放电的放电日负荷阈值Pdis的初值设为日负荷峰值Load(tp),并减小触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis;当触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至满足以下条件中的任一项时,确定其当前值为触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis的初选值:第一放电条件:Load(tp)‑Pdis=POUTmax;
第二放电条件:Tdis×[Load(tp)‑Pdis]=λOUT×Emax;
其中,储能装置的放电功率POUT=Load(tp)‑Pdis;
累计放电时长Tdis为触发放电后,电网的日负荷Load(t)大于触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis的累计时间;
再次确定触发储能装置充电的日负荷阈值Pch、充电功率PIN、和充电时长Tch及触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis、放电功率POUT和放电时长Tdis的步骤:(1)若触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis由第一放电条件确定,触发储能装置充电的日负荷阈值Pch由第一充电条件确定,则比较待放电能量Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT与待充电能量λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]的大小:
若待放电能量大于待充电能量,则
将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至使得Tch增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)];
若待放电能量小于待充电能量,则
将触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至使得Tdis增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)];
(2)若Pdis由第一放电条件确定,Pch由第二充电条件确定,则将触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis减小至使得Tdis增大而满足Tdis×[Load(tp)‑Pdis]/λOUT=Emax;
(3)若Pdis由第二放电条件确定,Pch由第一充电条件确定,则将触发储能装置充电的日负荷阈值Pch增大至使得Tch增大而满足λIN×Tch×[Pch‑Load(tv)]=Emax;
其中,所述第一时刻早于所述第二时刻;
在所述储能装置中的能量全部释放后,电网的调峰容量需求最小,为电网的日负荷峰值与电网的日负荷谷值、所述储能装置的放电功率、及储能装置的充电功率这三者之差。
4.根据权利要求3所述的实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度装置,其特征在于,
所述储能装置充电指令包括充电功率或充电时长;
所述储能装置放电指令包括放电功率或放电时长;
相应地,所述装置还包括:
充电状态切换控制单元,用于在以该充电功率从电网中充电至达到该充电时长时,或在以该充电功率从电网中吸收电能达到储能装置的最大容量时,生成充电状态切换指令,所述充电状态切换指令用于控制储能装置从充电状态切换为停运状态;
放电状态切换控制单元,用于在以该放电功率向电网中放电至达到该放电时长时,或在以该放电功率向电网中释放电能至储能装置的容量为零时,生成放电状态切换指令,所述放电状态切换指令用于控制储能装置从放电状态切换为停运状态。
5.根据权利要求3所述的实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度装置,其特征在于,还包括:
电网日负荷曲线参数确定单元,用于确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最高时刻tp及其对应的日负荷峰值Load(tp),及确定电网日负荷曲线Load(t)的日负荷最低时刻tv及其对应的日负荷谷值Load(tv)。
说明书 :
实现电网最小调峰容量需求的储能装置调度方法和装置
技术领域
背景技术
成弃风或弃光现象,造成了能源流失。
源,实现减少弃风、弃光,消纳更多可再生能源的目的。
发明内容
网中吸收电能;及
网中释放电能;
电功率这三者之差。
足以下条件中的任一项时,确定其当前值为触发储能装置放电的日负荷阈值Pdis的初选值:
网内的储能装置充电,以从电网中吸收电能;
网内的储能装置放电,以向电网中释放电能;
差。
时间来计算储能装置整体对外(以下称为等效后的储能装置)的工作功率及工作效率,从而
保证各储能设备均以低于其最大功率的恒定功率运行,保证了各储能装置安全稳定、可持
续地循环运行。
最大化地发挥可调度储能提供的辅助调峰作用。
附图说明
具体实施方式
本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示
例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附
图标记。
相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
电,以从电网中吸收电能;
电,以向电网中释放电能;
率这三者之差。
时间来计算储能装置整体对外(以下称为等效后的储能装置)的工作功率及工作效率,从而
保证各储能设备均以低于其最大功率的恒定功率运行,保证了各储能装置安全稳定、可持
续地循环运行。
最大化地发挥可调度储能提供的辅助调峰作用。
部能量E不大于储能装置的最大容量Emax;
大于储能装置的最大容量Emax,且与从电网吸收到的全部能量E相匹配;
记为PINmax,充电能量效率记为λIN;放电状态下的最大功率记为POUTmax,放电能量效率记为
λOUT。
Load(tv)的功率充电,充电时长Tch为日负荷曲线中满足Load(t)≤Pch的总时长或根据第二
充电条件确定的充电时长;
Pdis的功率放电,放电时长Tdis为日负荷曲线中满足Load(t)≥Pdis的总时长或根据第二放电
条件确定的放电时长;
负荷阈值Pdis和触发储能装置充电的日负荷阈值Pch的值进行再次调整,确定最优的触发储
* *
能装置放电的日负荷阈值Pdis 和最优的触发储能装置充电的日负荷阈值Pch ,以进一步减
少调峰容量需求。
会有较大差异。电网调度运行部门则会预先确定并发布多个典型日负荷曲线Load(t)。针对
这些典型日负荷曲线Load(t),需要分别制订相应的实现最小调峰容量的储能装置调度策
略。如图4所示,典型日负荷曲线Load(t)具有一个日负荷最低时刻tv和一个日负荷最高时
刻tp,且日负荷最高时刻tp出现在日负荷最低时刻tv之后;在日负荷最低时刻tv和日负荷最
高时刻tp之间,负荷水平呈现单调增长趋势;日负荷最高时刻tp对应的负荷水平为Load
(tp),日负荷最低时刻tv对应的负荷水平为Load(tv);日负荷的峰谷差为Load(tp)‑Load
(tv)。
取为下一天中与起点相同的时刻,从而使Load(t)包括完整一天的负荷,也即24个小时。
TOUTmax,确定放电状态下储能装置的最大功率POUTmax=Σ(λOUT,iEi)/TOUTmax,及储能装置的放
电能量效率λOUT=(TOUTmaxPOUTmax)/Emax。
设备受控地将能量注入电网。
*
电阶段从0开始吸收到的全部能量E释放。
于在充电节点从电网吸收到的全部能量E。
荷阈值进行调整,以满足放电阶段的放电能量不大于在先的充电阶段的充电能量的约束。
的日负荷曲线的最低点,反而削弱了储能装置降低系统备用容量需求的作用。
Load(tv)的数值相比很小,因此,在从日负荷峰值这个起点开始,逐渐减小数值来搜索触发
储能装置放电的日负荷阈值的过程中,将优先满足第一放电条件或第三放电条件。
中的任意一项时,停止继续增大Pch的值。
*
到总量为E的电能。
储能装置减少系统备用容量需求的作用。
的数值相比很小,因此,在从日负荷谷值这个起点开始,逐渐增加数值来搜索触发储能装置
充电的日负荷阈值的过程中,Pch的值将优先满足第一充电条件或第二充电条件。
现3*3=9种组合方式,比只考虑第一充电或放电条件和第二充电或放电条件时的4种组合
多出一倍以上;这时,搜索空间将显著扩大,从而导致搜索效率显著降低。
能量相匹配;在Tch期间,储能装置的充电功率保持为PINmax。
放电能量相匹配;在Tdis期间,储能装置的放电功率保持为POUTmax。
Tdis期间,储能装置的放电功率保持为POUTmax。
量在满足放电效率的约束下全部释放或注入电网。
段的能量需求。
应的Tdis;计算充电时间的方法与之类似,这里不再赘述。
即可。
定:
了电网运行的灵活性;减小的调峰容量需求,还可以增加对新能源发电设备的消纳能力,减
少弃风弃光现象,提高了电网运行的和经济性。
充电效率分别为λIN,1=0.75,λIN,2=0.8,λIN,3=0.8;放电状态下的最大功率分别为POUTmax,1
=40MW,POUTmax,2=50MW,POUTmax,3=80MW,放电能量效率分别为λOUT,1=0.8,λOUT,2=0.8,λOUT,3
=0.8。则该算例系统中,该电网内可调度储能装置等效后单个储能装置的最大容量Emax:
+40+100=172MW;这时,等效后储能装置的充电能量效率λIN=Emax/(PINmaxTINmax)=0.79。
=24+32+80=136MW;等效后储能装置的放电能量效率λOUT=0.8。
电的日负荷阈值Pdis=4901MW。应该理解为,鉴于放电效率,储能装置向电网内注入的能量
小于680MWh。
累计时间Tch=6.019小时;至此,初步确定触发储能装置充电的日负荷阈值Pch=3643MW。
Pch的值。
电后,可调度储能装置以99MW的放电功率,累计放电约5.495小时后,释放出储能装置内的
全部能量,并注入到电网中。
明的范围内。
解释为所述装置、组件等中的至少一个实例,除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的
步骤都没必要以公开的准确的顺序运行,除非明确地说明。