配置储能设备的新能源场站运行控制方法与流程

1.本发明属于配置储能的新能源场站运行控制技术领域。


背景技术：

2.储能能够实现电力供需的时间转移，发挥“库存”效果，阶段性改变供需平衡状态。我们从电网各侧对储能的角色定位，同时需要注意的是，实际上由于电网的互联互通，各次侧的储能发挥的功能并不能完全割裂：
3.发电侧：1)平滑出力，跟踪发电计划：造成电力供需失衡的因素在于风电、光伏本身的间歇、波动特征，需要借助储能平滑出力曲线，提升消纳能力；2)调峰、调频：储能的灵活功率输出可以在电源侧扮演调频、调峰的角色；3)黑启动：借助储能自启动能力，带动无自启动能力发电机组。
4.用户侧：1)需求侧响应，峰谷调节：允许用户结合电价信号主动调整用电时间，配合削峰填谷；2)备用电源：事故状况下保证供电可靠；3)类似电源侧，储能可以提高用户侧光伏等分布式能源接入能力。
5.电网侧：1)环节设备阻塞：传统扩容方式存在输电走廊资源约束，在用电负荷不断增长的背景下，引入储能能够缓解电网扩容与负荷增长间的矛盾，推动系统由功率传输向电量传输转变；2)提供调频、调峰等辅助服务。
6.为了“双碳”目标的落地，大批风电场及光伏电站并网运行，新能源场站出力的不确定性给电网安全稳定带来了很多风险。因此，电场+储能的新型新能源场站逐步成为了主流。
7.但是，由于新能源固有的间歇性特质，使其出力无法被精准预测，不利于电网稳定运行。


技术实现要素：

8.本发明的目的是为了解决现有风电场及光伏电站并网运行时，新能源场站出力存在不确定性影响电网稳定运行的问题，提出了一种配置储能设备的新能源场站运行控制方法。
9.本发明所述的配置储能设备的新能源场站运行控制方法，包括：
10.步骤一、基于新能源出力数据及并网有功功率变化速率的要求，获取储能设备输出功率变化曲线范围；
11.步骤二、基于储能设备输出功率变化曲线范围，计算平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率；
12.步骤三、利用平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率对储能设备进行控制。
13.进一步地，本发明中，步骤一中，获取储能设备输出功率变化曲线范围的具体方法为：
14.采用公式：
15.|p
bess,k
|≤δp
wmax-δp
max
16.计算获得，式中，p
bess,k
为储能设备k时刻的输出功率；δp
wmax
为平抑前10min最大功率波动值；δp
max
为新能源向电网输入功率10min内最大功率变化允许值。
17.进一步地，本发明中，步骤二中，计算平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率的具体方法为：
18.通过公式：
19.p
bess
＝max(|μ-3δ|，|μ+3δ|)
[0020][0021][0022]
计算获得，式中，p
bess
为储能功率选取值，为储能功率的平均值；k为样本数量；μ，δ分别为样本数据的均值和标准差。
[0023]
进一步地，本发明中，步骤二中，储能设备采用电池组实现。
[0024]
本发明电源侧储能装置的经济性与新能源厂站投资方的收益高度耦合。在考虑经济性时，需充分考虑储能装置本身投资、回收周期、节约弃电成本因素。新能源场站配置储能后可以平滑风电、光伏出力，为系统提供一次调频，可以开展削峰填谷、辅助调峰调频、省网直接调度等应用，为新能源消纳和利用创造更大空间。为推动储能在电源侧的发展，有必要量化评估新能源配置储能的经济性，解决储能合理配比以及成本回收问题。新能源配置储能后，收益可来自减少弃电带来的收入以及减少深度调峰费用分摊，保证了电网的稳定运行。
附图说明
[0025]
图1是本发明所述方法的流程图；
[0026]
图2是电池储能系统示意图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述配置储能设备的新能源场站运行控制方法，包括：
[0030]
步骤一、基于新能源出力数据及并网有功功率变化速率的要求，获取储能设备输出功率变化曲线范围；
[0031]
步骤二、基于储能设备输出功率变化曲线范围，计算平抑新能源功率波动所需要
储能系统的输出功率；
[0032]
步骤三、利用平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率对储能设备进行控制。
[0033]
进一步地，本实施方式中，步骤一中，获取储能设备输出功率变化曲线范围的具体方法为：
[0034]
采用公式：
[0035]
|p
bess,k
|≤δp
wmax-δp
max
[0036]
计算获得，式中，p
bess,k
为储能设备k时刻的输出功率；δp
wmax
为平抑前10min最大功率波动值；δp
max
为新能源向电网输入功率10min内最大功率变化允许值。
[0037]
进一步地，本实施方式中，步骤二中，计算平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率的具体方法为：
[0038]
通过公式：
[0039]
p
bess
＝max(|μ-3δ|，|μ+3δ|)
[0040][0041][0042]
计算获得，式中：p
bess
为储能功率选取值，为储能功率的平均值；k为样本数量；μ，δ分别为样本数据的均值和标准差。
[0043]
进一步地，结合图2说明本实施方式，本实施方式中，步骤二中，储能设备采用电池组实现。
[0044]
本发明首先电源侧储能用于平抑新能源发电波动，利用储能设备灵活的充放电能力，实现平滑风电、光伏等新能源出力曲线的效果，减少其出力波动性对电网的负面影响，促进风电、光伏的消纳。其次，用于提升新能源发电的市场竞争力。电网运行中经常出现弃风弃光的情况，配置储能设备能够提升新能源消纳率，满足国家对于新能源消纳的要求，提升新能源在电力市场中的竞争力，提升新能源的经济效益及投资者的开发积极性。
[0045]
新能源固有的间歇性特质，使其出力无法被精准预测，不利于电网稳定运行。储能具有快速双向调节出力的能力，可以平抑新能源出力的波动，使其出力平滑。新能源侧配置储能设备主要考虑平抑新能源出力的波动性。
[0046]
新能源侧储能的功率控制与新能源的发电数据密切相关。基于新能源出力数据及并网有功功率变化速率的要求，可得到储能功率变化范围曲线，即：
[0047]
|p
bess,k
|≤δp
wmax-δp
max
[0048]
式中，p
bess,k
为储能k时刻的输出功率；δp
wmax
为平抑前10min最大功率波动值；δp
max
为新能源向电网输入功率10min内最大功率变化允许值。
[0049]
储能需求功率服从正态分布，由正态分布3δ原理可知，约有99.7％的情况属于区间μ
±
3δ，即包含99.7％的情况下平抑新能源功率波动所需要储能系统的输出功率。储能的功率：
[0050]
p
bess
＝max(|μ-3δ|，|μ+3δ|)
[0051][0052][0053]
式中：p
bess
为储能功率选取值，为储能功率的平均值；k为样本数量；μ，δ分别为样本数据的均值和标准差。
[0054]
以马鞍山风电场为例，马鞍山风电场额定容量197.5兆瓦，根据风电场最大功率变化推荐值可知，马鞍山风电场10分钟最大允许变化量为65兆瓦。将马鞍山风电场2021年8760运行曲线导出，以10分钟作为步长，求出风电场出力变化曲线。将曲线减去10分钟最大允许变化量，即是所需的储能装置出力曲线。
[0055]
储能系统(设备)主要由储能介质、功率转换系统和控制系统三部分组成，如图2所示。储能介质种类繁多，本发明可以采用电池作为储能介质，完成化学能与电能之间的能量转换，完成存储和释放能量的功能，由于电力系统要求储能系统容量达到mw/mwh级别，通常需要大量电池单体通过一系列转并联组成电池组，电池组经双向dc/dc变流器并联到直流母线上。功率转换系统包括全控型电力电子器件构成的逆变器、lc滤波器和变压器等设备，实现直流侧电池的功率与交流侧电网的功率的交换。控制器根据电网的需求调制出控制信号，通过对电力电子器件发送控制信号，完成对流过变流器的有功功率和无功功率双向解耦控制。
[0056]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。