一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法
【专利摘要】本发明是一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，其特点是，该方法通过建立的储能系统应对高风电渗透率电力系统调频需求的评价指标，采用层次分析法选取储能系统参与调频比例系数KP，综合考虑储能系统方、电网方等利益因素，研究建立不同类型储能电站参与电力系统调频辅助服务定价机制，提高既有电网的风电接纳能力及系统运行安全性。具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。
【专利说明】
一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法
技术领域
[0001] 本发明涉及风力发电技术领域，是一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求 效用评估方法。
【背景技术】
[0002] 当今世界能源消耗日益增加，环境污染问题愈发突出，制约着世界经济与社会可 持续发展。风能作为当前最具发展潜力的非水能可再生能源，对比传统的化石类能源，具有 安全、可靠、无污染的良好特性，并且逐步发展为一种新兴主导能源。2015年，我国以148GW 的累计装机容量蝉联世界第一，全国新增风电并网容量32.97GW，累计并网容量146.26GW。 按照我国《国家应对气候变化规划（2014-2020年）》规划目标，预计到2020年风电装机容量 将达到200GW。针对大规模风电接入带来的电力系统调频问题，传统调频机组由于比例的逐 步下降以及调频性能的局限和不足，难以应对未来电力系统调频需要。
[0003] 火电机组在调频方面存在固有不足：响应慢，不能精确跟踪自动发电控制 (automatic generation control，AGC)指令，有时甚至会造成对区域控制误差的反方向调 节。随着新能源发电接入的比例逐渐增大，并考虑到其间歇性、波动性等特性，电网调频容 量不足的问题逐渐凸显。电池储能系统(battery energy storage system，BESS)由于调频 效果好，少量的储能将有效提升以火电为主的电力系统的整体调频能力。然而，由于储能系 统投资成本高，极大限制储能系统的配置容量，合理的储能容量配置对于满足电网调频要 求至关重要。因此，提供一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法具有 很大的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，从高风电渗透率系统调频问题出发，提出了应对 电力系统调频需求的储能系统经济效益评估方法。该方法综合考虑了储能系统方、电网方 等利益，建立不同类型储能电站参与电力系统调频辅助服务定价机制，促进储能在提高电 网调频能力中的应用。
[0005] 解决其技术的方案是，一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方 法，其特征是，采用层次分析方法，求取最适的储能系统参与调频比例系数KP，考虑储能方 与电网方等利益，建立了储能系统辅助调频定价机制，它包括以下步骤：
[0006] 1)储能系统参与调频比例系数ΚΡ的选取
[0007] 储能系统参与调频比例系数ΚΡ的选取采用层次分析法结构模型，层次分析法结构 模型一般分为三层，最上层为目标层，最下层为方案层，中间是准则层或指标层，选择最优 Κρ为最上层目标层，频率改善效果、储能系统配置容量、最大充放电功率、以及储能系统动 作时间为中间层准则层，可供选择的Κρ为最下层方案层；
[0008] 设某层有η个因素，要比较对上一层某一准则或目标的影响程度，确定在该层中相 对于某一准则所占的比重，即把η个因素对上层某一目标的影响程度排序，上述比较是两两 因素之间进行的比较，比较时取1~9尺度，用表示第i个因素相对于第j个因素的比较结 果，则矩阵A称为成对比较矩阵；
[0010] 在成对比较矩阵A中，若aidakjiaij，则A称为一致阵，若成对比较矩阵是一致阵， 则取对应于最大特征根η的归一化特征向量{wi，W2,…wn}，
表示下层第i个因素 对上层某因素影响程度的权值；
[0011]若成对比较矩阵不是一致阵，用其最大特征根λ对应的归一化特征向量作为权向 量W，则Aw = ，W = {W1，W2，…Wn}，用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层某 因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大，因而用λ-η数值的大小 来衡量Α的不一致程度，定义一致性指标CI来衡量其不一致程度：
[0013]其中η为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和，λ为A的最大特征根；
[0014] 随机构造500个成对比较矩阵六!，A2，…A5QQ，则得一致性指标CI!，CIr"CI 5Q()，定义 随机一致性指标RI:
[0016] -般，
认为A的不一致程度在容许范围之内，用其归 一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵，对A加以调整；
[0017] 确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序，从 最高层到最底层逐层进行排序，A层m个因素 Ai，A2，…Am，对总目标Z的排序为ai，a2，…a m，B层 η个因素对上层A中因素为Aj的层次单排序为匕j，b2j，…，bnj(j = 1，2，…，m);
[0018] B层的层次总排序为第i个因素对总目标的权值
，设8层出，82，-1对上层，即 A层中因素 Aj (j = 1，2，…，m)的层次单排序一致性指标为CI j，随机一致性指标RIj，则层次总 排序的一致性比率：
[0020]当CR〈0.1时，认为层次总排序通过一致性检验，到此，根据最下层的层次总排序做 出最后决策；
[0021 ] 2)考虑电力系统及储能系统整体利益的数学模型
[0022]利用储能系统应对电力系统调频需求会给储能系统带来两方面的电量效益，一方 面储能系统本身通过存储应对调频需求过程中因等效负荷波动引起频率越限威胁电网安 全运行极限部分带来的储能效益，另一方面储能系统参与电力系统调频辅助服务提高了电 力系统安全运行，应该得到一定的辅助调频服务收益；
[0023]储能系统应对电力系统调频需求的充电电量Eess计算如下：
[0025]式中ETime(i)为第i时刻的储能系统充电能量值，η为储能系统的充电时间段；
[0026] 储能系统应对电力系统调频需求的辅助补偿电量Ebc与调节深度D及调节性能指标 Kpd有关，计算如下：
[0027] EBc = DXKpd (6)
[0028] 其中D指调节深度，定义为一定时段调节量的总和，即：
[0030] 其中Dj为储能系统第j次的调节深度，d为该时段调节次数；
[0031] KPd为调节性能指标，定义为储能系统对应时段内的调节性能指标，即：
[0033]其中Ku为储能系统的调节速率标幺值，一般取l，Ku衡量的是该储能系统实际调 节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度;K2l为储能系统响应稳定以后的调节精 度，是实际出力和设定出力之间的差值与设定值的标幺值，一般取〇.l，K 2l衡量的是储能系 统实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度;K3l为电能管理系统(Energy Management System，EMS)发出指令之后储能系统的响应时间与标准响应时间的标幺值，一 般取0.95，K3i衡量的是该储能系统实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度；
[0034]利用储能系统应对电力系统调频需求的电量效益P (E)为：
[0035] P (E) = CeEess+CbEbc (9)
[0036] 式中CE为储能电量入网电价，元/MW.h，CB为储能参与电力系统调频辅助补偿费用， 元/MW.h;
[0037] 利用储能系统应对电力系统调频需求的环境效益具体表现为:储能系统本身存储 风电电量带来的减排效益J(E):
[0038] J(E)=CfXEEss (10)
[0039] 式中，Cf为火电机组生产单位电能排放废气的处理成本；
[0040] 综合考虑电力系统安全运行及储能系统的电量效益、环境效益、储能系统自身投 资以及储能系统的运行维护费用，则储能系统的收益按下式计算：
[0041 ] S(E)=P(E)+J(E)-ECr-PCg-EM (11)
[0042] 式中，S为储能系统的收益，元;E为储能系统的容量配置，丽· h;P为储能系统的调 频期间最大充放电功率，丽;CR为储能系统的容量价格，元/丽· h; CG为储能系统的功率价 格，元为储能系统运行维护费用，元/MW · h/次。
[0043] 本发明的一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，通过建立 的储能系统应对高风电渗透率电力系统调频需求的评价指标，采用层次分析法选取储能系 统参与调频比例系数Kp，综合考虑储能系统方、电网方等利益因素，研究建立不同类型储能 电站参与电力系统调频辅助服务定价机制，提高既有电网的风电接纳能力及系统运行安全 性，具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。
【附图说明】
[0044]图1层次分析法结构模型；
[0045]图2最尚层到最底层逐层排序不意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面利用附图和实施例对本发明的一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需 求效用评估方法作进一步说明。
[0047] 本发明的一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，包括以下 步骤：
[0048 ] 1)储能系统参与调频比例系数Kp的选取
[0049] 采用层次分析法结构模型，所述的层次分析法结构模型为三层，最上层为目标层， 最下层为方案层，中间是准则层或指标层，选择最优Kp为最上层目标层，频率改善效果、储 能系统配置容量、最大充放电功率、以及储能系统动作时间为中间层准则层，可供选择的Kp 为最下层方案层，如图1所示。
[0050] 设某层有η个因素，要比较对上一层某一准则或目标的影响程度，确定在该层中相 对于某一准则所占的比重，即把η个因素对上层某一目标的影响程度排序，上述比较是两两 因素之间进行的比较，比较时取1~9尺度，用表示第i个因素相对于第j个因素的比较结 果，则矩阵A称为成对比较矩阵，比较尺度1~9尺度含义如表1所示；
[0051 ]表1比较尺度说明
[0054] 在成对比较矩阵A中，若aik*akj = aij，则A称为一致阵，若成对比较矩阵是一致阵， 则取对应于最大特征根η的归一化特征向量{wi，W2,…wn}，
，_wi表示下层第i个因素 对上层某因素影响程度的权值；
[0055]若成对比较矩阵不是一致阵，用其最大特征根λ对应的归一化特征向量作为权向 量W，则Aw = ，W = {W1，W2，…Wn}，用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层某 因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大，因而用λ-η数值的大小 来衡量Α的不一致程度，定义一致性指标如(2)式：
[0057]其中η为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和，λ为A的最大特征根；
[0058] 随机构造500个成对比较矩阵六!，A2，…A.，则得一致性指标Cl!，CIr"CI5QQ，定义 随机一致性指标RI如(3)式：
[0060]随机一致性指标RI的数值如表2所示。
[0061 ]表2随机一致性指标数值
[0063]
，认为A的不一致程度在容许范围之内，用其归一化特 征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵，对A加以调整；
[0064] 确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序，从 最高层到最底层逐层进行排序，A层m个因素 Ai，A2，…Am，对总目标Z的排序为ai，a2，…a m，B层 η个因素对上层A中因素为Aj的层次单排序为1^，132」，…，bnj(j = l，2,…，m);最高层到最底 层逐层排序示意图如图2所示。
[0065] B层的层次总排序为第i个因素对总目标的权值 ，设8层出，82，-1对上层，即 A层中因素 Aj (j = 1，2，…，m)的层次单排序一致性指标为Cl j，随机一致性指标RIj，则层次总 排序的一致性比率如(4)式：
[0067]当CR〈0.1时，认为层次总排序通过一致性检验，到此，根据最下层，即决策层的层 次总排序做出最后决策；
[0068] 2)考虑电力系统及储能系统整体利益的数学模型
[0069] 利用储能系统应对电力系统调频需求会给储能系统带来两方面的电量效益，一方 面储能系统本身通过存储应对调频需求过程中因等效负荷波动引起频率越限威胁电网安 全运行极限部分带来的储能效益，另一方面储能系统参与电力系统调频辅助服务提高了电 力系统安全运行，应该得到一定的辅助调频服务收益；
[0070] 储能系统应对电力系统调频需求的充电电量Eess计算如(5)式：
[0072] 式中ETime(i)为第i时刻的储能系统充电能量值，η为储能系统的充电时间段；
[0073] 储能系统应对电力系统调频需求的辅助补偿电量Ebc与调节深度D及调节性能指标 KPd有关，计算如(6)式_(8)式：
[0074] EBc = DXKpd (6)
[0075] 其中D指调节深度，定义为一定时段调节量的总和，即：
[0077] 其中仏为储能系统第j次的调节深度，d为该时段调节次数；
[0078] KPd为调节性能指标，定义为储能系统对应时段内的调节性能指标，即：
[0080]其中Ku为储能系统的调节速率标幺值，一般取l，Ku衡量的是该储能系统实际调 节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度;K2l为储能系统响应稳定以后的调节精 度，是实际出力和设定出力之间的差值与设定值的标幺值，一般取〇.l，K 2l衡量的是储能系 统实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度;K3l为电能管理系统(Energy Management System，EMS)发出指令之后储能系统的响应时间与标准响应时间的标幺值，一 般取0.95，K3i衡量的是该储能系统实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度；
[0081 ]利用储能系统应对电力系统调频需求的电量效益P (E)为：
[0082] P (E) = CeEess+CbEbc (9)
[0083] 式中CE为储能电量入网电价，元/MW · h，CB为储能参与电力系统调频辅助补偿费 用，元/MW · h;
[0084] 利用储能系统应对电力系统调频需求的环境效益具体表现为:储能系统本身存储 风电电量带来的减排效益J(E):
[0085] J(E)=CfXEEss (10)
[0086] 式中，Cf为火电机组生产单位电能排放废气的处理成本；
[0087] 综合考虑电力系统安全运行及储能系统的电量效益、环境效益、储能系统自身投 资以及储能系统的运行维护费用，则储能系统的收益按(11)式计算：
[0088] S(E)=P(E)+J(E)-ECr-PCg-EM (11)
[0089] 式中，S为储能系统的收益，元;E为储能系统的容量配置，丽· h;P为储能系统的调 频期间最大充放电功率，丽;CR为储能系统的容量价格，元/丽· h; CG为储能系统的功率价 格，元为储能系统运行维护费用，元/MW · h/次。
[0090] 本实施例以辽宁电网风电功率波动最值为数据，基于2014年东北电网最大运行方 式，进行频率仿真计算，并利用储能系统调频，选取多组储能系统调频值，利用层次分析法 选取最优Kp，以储能系统经济型评估模型，计算不同类型储能系统电力系统调频辅助服务 定价，并与传统火电机组调频进行替代比较。
[0091] 实施例计算条件说明如下：
[0092] 1)储能系统的上网电价Ce按600元/(MW.h)计算，调节性能指标Kpd由公式(8)计算 得出，取14.04;
[0093] 2)储能系统的环境效益Cf按230元/(MW.h)计算；
[0094] 3)假设飞轮储能、超级电容、锂电池、全钒液流电池储能介质的功率、容量等级都 能够满足调频需求，各储能介质的充放电效率、循环次数、功率成本、容量成本及运行费用 见表3,美元汇率取6.51。
[0095]表3三种类型储能系统技术经济性比较
[0096]
[0097] 在上述计算条件下，应用本发明方法对用储能系统应对高风电渗透率电力系统调 频需求效用评估的结果如下：
[0098]储能系统参与调频比例系数ΚΡ的选取
[0099]首先利用层次分析法选择ΚΡ值，采用层次分析法结构模型，所述的层次分析法结 构模型为三层，最上层为目标层，最下层为方案层，中间是准则层或指标层，选择最优Κρ为 最上层目标层，频率改善效果、储能系统配置容量、最大充放电功率、以及储能系统动作时 间为中间层准则层，可供选择的Κρ为最下层方案层，如图1所示。
[0100]确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序，从 最高层到最底层逐层进行排序，Α层m个因素 Ai，Α2，…Am，对总目标Ζ的排序为ai，a2，…am，Β层 η个因素对上层A中因素为Aj的层次单排序为1^，2」，…，bnj(j = l，2,…，m);最高层到最底 层逐层排序示意图如图2所示。
[0101] 第一步是建立准则层对目标层的成对比较矩阵，并设为矩阵A。利用储能系统参与 调频，频率是电能质量的重要指标之一，而储能系统参与调频主要关注的就是系统频率的 改善效果。在考虑改善频率改善效果的同时，储能系统的容量也十分重要，其与储能系统的 成本密切相关。其次，储能系统的最大动作功率同样影响着储能系统的经济性。最后，储能 系统的动作时间在某种程度上反应了储能系统改善频率的效果。综上所述，四种因素的权 重如表4。
[0102] 表4储能系统参加调频参数权重
[0104]由表5可得准则层对目标层的成对比较矩阵A。
[0106] 第二步建立方案层对准则层的成对比较判断矩阵，并设为矩阵:频率改善效果与 准则层的成对比较判断矩阵为B1;储能系统容量与准则层的成对比较判断矩阵为B 2,储能系 统功率大小与准则层的成对比较判断矩阵为B3,储能系统动作时间与准则层的成对比较判 断矩阵为B4。
[0107] 储能系统参与调频与无储能系统参与调频相比，势必会改善系统频率的大小，而 储能系统动作时间为区域化，在储能系统动作参与调频的过程中，频率时刻都在变化。
[0108] 表5不同ΚΡ储能系统充放电功率、动作时间、配置容量关系
[0110]由表5将储能系统改变频率最高点最低点的大小作为储能系统参与调频效果的一 个评价指标，将储能系统在频率最高点和频率最低点改善的频率大小的平均值记为〇n(n = 1，2，3，4，5，}分别代表不同参数时，频率改善的平均值}，设卜[含nm......:設…奢， 得到的矩阵出如下所示。
[0112]取储能系统动作过程中充电容量和放电容量最大值作为储能系统的评价指标，其 容量最大值越小越好。由表5将储能系统动作过程中容量最大值记为Pn(n = 1，2，3，4，5 )，设
，得到矩阵Β2:
[0114]取储能系统动作过程中充电功率与放电功率最大值作为储能系统的评价指标，其 最大工作功率越小越好。由表5将储能系统动作过程中功率最大值记为Qn(n = 1，2，3，4，5)
，得到矩阵B3:
[0116]储能系统动作时间也是衡量储能系统参与调频的一个指标。其动作时间越短越 好。由表5将储能系统动作时间记为Rn (η = 1，2，3，4，5) 得到矩阵Β4:
[0118]第三步是层次单排序及一致性检验。由matlab指令[V，D] =eig(A)，[V，D] = eig (81)，[￥，0]=以8(82)，[￥，0]=以8(83)，[￥，0]=以8(84)分别求解出￥，0矩阵，从而得到： 最大特征值，特征向量，归一化后的特征向量。即：最大特征值为D矩阵对角线上最大元素。 特征向量为V矩阵的第一列。归一化的处理方法:设特征向量X ={XA2……Xn}，则归一化后
。.通过计算，层次单排序级一致性检验表如表6所 示，
[0119] 表6层次单排序级一致性检验
[0120]
[0121 ]由表6看到，C. R.均小于0.1，一致性检验全部通过。
[0122] 第四步是计算层次总排序权值和一致性检验。Kp = 45的控制策略对总目标的权值 为：0.6178 Χ0.1578+0.2103X0.2741+0.1226X0.2731+0.0493X0.1984 = 0.1984。
[0123] 同理得Kp = 55，Kp = 65，Kp = 75，Kp = 85的权值分别为：0.1931，0· 2031，0· 2057， 0.1997〇
[0124] 根据式(4)计算层次总排序一致性检验：
[0125]
[0126] 层次总排序通过一致性检验。当KP取75时权重最大，故选取75为最终控制策略比 例系数。
[0127] 由表5查得ΚΡ取75时储能系统对应的充电容量为0.1396MW.h，储能系统的放点容 量为0.1005MW.h，储能系统动作期间最大充放电功率为17.209MW，结合各种储能类型的充 放电效率 n，即可计算出储能系统的最终受益。
[0128] 表7各类型储能介质经济性比较
[0130] 由表7中不同储能类型的功率成本、容量成本、运行成本折算为元/MW ·次、元/ MW · h ·次以及元/MW · h ·次可计算出各储能介质充电电量、调节深度、辅助补偿电量、电 量效益、减排效益以及储能系统收支平衡时CB取值。
[0131] 其计算的收益如表8所示。
[0132] 表8各类型储能系统收益
[0134] 由表8可以看出以目前的储能系统成本计算，要使储能系统收支平衡，储能参与电 力系统调频辅助补偿费用极高。四种储能类型中，调频辅助补偿费用最低的是超级电容，储 能系统收支平衡的补偿费用是2842.61元/MW · h。其次是飞轮储能，储能系统收支平衡的补 偿费用为3939.02元/MW · h，全钒液流电池的储能系统收支平衡的补偿费用为12608.68元/ MW · h，锂电池的储能系统收支平衡的补偿费用为33228.43元/MW · h。综上所述，目前使用 储能系统应对电力系统调频需求的储能系统辅助调频补偿费用仍然较高，如果考虑储能系 统替代传统火电机组参与调频给予一定经济补偿的话补偿费用将有所降低。
[0135] 本发明实施例中的计算条件、图例、表等仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷 举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示， 不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
【主权项】
1. 一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，其特征是，它包括W 下步骤： 1)储能系统参与调频比例系数Kp的选取 储能系统参与调频比例系数Kp的选取采用层次分析法结构模型，层次分析法结构模型 一般分为Ξ层，最上层为目标层，最下层为方案层，中间是准则层或指标层，选择最优Kp为 最上层目标层，频率改善效果、储能系统配置容量、最大充放电功率、W及储能系统动作时 间为中间层准则层，可供选择的Kp为最下层方案层； 设某层有η个因素，要比较对上一层某一准则或目标的影响程度，确定在该层中相对于 某一准则所占的比重，即把η个因素对上层某一目标的影响程度排序，上述比较是两两因素 之间进行的比较，比较时取1~9尺度，用au表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果，贝U 矩阵A称为成对比较矩阵；C1) 在成对比较矩阵A中，若aik*akj = aij，则A称为一致阵，若成对比较矩阵是一致阵，则取 对应于最大特征根η的归一化特征向量{W1，W2,…Wn}，且Wi表示下层第i个因素对上 层某因素影响程度的权值； 若成对比较矩阵不是一致阵，用其最大特征根λ对应的归一化特征向量作为权向量W， 则八巧=人巧，巧={巧1，巧2，-'巧。}，用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层某因素 影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大，因而用λ-η数值的大小来衡 量A的不一致程度，定义一致性指标CI来衡量其不一致程度：(2) 其中η为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和，λ为A的最大特征根； 随机构造500个成对比较矩阵Ai，A2，…Asoo，则得一致性指标CIi，Cl2-，Cl5〇o，定义随机一 致性指标RI:(3) 一般，当一致性比率('.^=^':'(>.1时，认为4的不一致程度在容许范围之内，用其归一化 特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵，对A加 W调整； 确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序，从最高 层到最底层逐层进行排序，A层m个因素 Ai，A2，…Am，对总目标Z的排序为ai，曰2，…am，B层η个 因素对上层A中因素为Aj的层次单排序为bij，b2j，…，bnj (j = 1，2，…，m); B层的层次总排序为第i个因素对总目标的权值'设B层81，82，-'8。对上层，即八层 中因素 Aj(j = 1，2，···，m)的层次单排序一致性指标为CIj，随机一致性指标RIj，则层次总排 序的一致性比率：(4) 当CR<0.1时，认为层次总排序通过一致性检验，到此，根据最下层的层次总排序做出最 后决策； 2)考虑电力系统及储能系统整体利益的数学模型 利用储能系统应对电力系统调频需求会给储能系统带来两方面的电量效益，一方面储 能系统本身通过存储应对调频需求过程中因等效负荷波动引起频率越限威胁电网安全运 行极限部分带来的储能效益，另一方面储能系统参与电力系统调频辅助服务提高了电力系 统安全运行，应该得到一定的辅助调频服务收益； 储能系统应对电力系统调频需求的充电电量Eess计算如下：(5) 式中ETime(i)为第i时刻的储能系统充电能量值，η为储能系统的充电时间段； 储能系统应对电力系统调频需求的辅助补偿电量Ebc与调节深度D及调节性能指标Kpd有 关，计算如下： Ebc = DXKpc1 (6) 其中D指调节深度，定义为一定时段调节量的总和，即：(7) 其中化为储能系统第j次的调节深度，d为该时段调节次数； Kpd为调节性能指标，定义为储能系统对应时段内的调节性能指标，即：(8) 其中Κι功储能系统的调节速率标么值，一般取1，Κ?ι衡量的是该储能系统实际调节速率 与其应该达到的标准速率相比达到的程度;Κ21为储能系统响应稳定W后的调节精度，是实 际出力和设定出力之间的差值与设定值的标么值，一般取0.1，拉1衡量的是储能系统实际调 节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度;拉1为电能管理系统巧ne巧y Management System，EMS)发出指令之后储能系统的响应时间与标准响应时间的标么值，一般取0.95，K3i 衡量的是该储能系统实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度； 利用储能系统应对电力系统调频需求的电量效益P(E)为： P(E)=CeEess+CbEbc (9) 式中Ce为储能电量入网电价，元/MW.h，CB为储能参与电力系统调频辅助补偿费用，元/ MW.h; 利用储能系统应对电力系统调频需求的环境效益具体表现为:储能系统本身存储风电 电量带来的减排效益J化）： J(E)=CfXEEss (10) 式中，Cf为火电机组生产单位电能排放废气的处理成本； 综合考虑电力系统安全运行及储能系统的电量效益、环境效益、储能系统自身投资W 及储能系统的运行维护费用，则储能系统的收益按下式计算： S(E)=P(E)+J 巧）-ECr-PCg-EM (11) 式中，S为储能系统的收益，元;E为储能系统的容量配置，MW · h;P为储能系统的调频期 间最大充放电功率，MW; Cr为储能系统的容量价格，元/MW · h; Cg为储能系统的功率价格，元/ 丽;Μ为储能系统运行维护费用，元/MW · h/次。
【文档编号】G06F19/00GK106096285SQ201610424052
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日 公开号201610424052.0, CN 106096285 A, CN 106096285A, CN 201610424052, CN-A-106096285, CN106096285 A, CN106096285A, CN201610424052, CN201610424052.0
【发明人】李军徽, 严干贵, 冯凯翔, 王月, 范兴凯
【申请人】东北电力大学