本發(fā)明涉及電池儲能系統(tǒng)，具體涉及一種協(xié)同火電廠深度調峰的電池儲能系統(tǒng)實時響應方法。

背景技術：
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隨著風電裝機容量的持續(xù)增長，源網荷矛盾日益突出，據最新統(tǒng)計資料顯示，2016年，吉林、黑龍江、甘肅、新疆等地風電的利用小時數均明顯低于平均利用小時數，棄風率高達43％，尤其是冬季供熱期，三北地區(qū)火電機組以熱電聯(lián)產機組為主，為滿足熱負荷需求，火電機組調峰能力有限。為保障東北地區(qū)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經濟運行，緩解熱、電之間的矛盾，提高風電消納能力，國家能源局東北監(jiān)管局印發(fā)了《東北電力輔助服務市場運行規(guī)則(試行)》，文件中鼓勵供熱電廠投資建設儲能設施，同等條件下優(yōu)先調用其調峰資源，并對火電廠參與調峰按照不同檔位及有償調峰電量進行補償。因此，目前急需有關電池儲能系統(tǒng)協(xié)同火電廠深度調峰的容量及其實時響應的方法。

技術實現要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種協(xié)同火電廠深度調峰的電池儲能系統(tǒng)實時響應方法。技術方案如下：

一種協(xié)同火電廠深度調峰的電池儲能系統(tǒng)實時響應方法，包括如下過程：

步驟1：實時讀取電力調度機構的實時數據；所述電力調度機構的實時數據包括：火電廠計劃出力數據、電力調度機構實時調峰指令信號；

步驟2：基于火電廠計劃出力數據、電力調度機構實時調峰指令信號、火電廠有償調峰基準，計算電池儲能協(xié)同火電廠參與實時深度調峰功率；

步驟3：計算電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間；

步驟4：計算電池儲能系統(tǒng)容量；

步驟5：計算電池儲能系統(tǒng)協(xié)同火電廠深度調峰的實時響應功率。

作為優(yōu)選方案，所述步驟2的計算過程為：

電力調度機構實時調峰指令信號為1時，電池儲能系統(tǒng)響應調峰，儲能系統(tǒng)狀態(tài)計為0；電力調度機構實時調峰指令信號為0時，儲能系統(tǒng)狀態(tài)計為1；

步驟2.1：當t時刻電力調度機構實時調峰指令信號為1時，依據該時刻火電廠計劃出力，計算電池儲能系統(tǒng)充電功率；

p_e(t)＝-p_jh(t)

其中，p_e(t)為t時刻電池儲能系統(tǒng)充電功率；p_jh(t)表示在t時刻火電機組計劃出力；

步驟2.2：依據典型日內火電廠出力數據及調峰指令信號，以M分鐘為一個周期進行統(tǒng)計，形成典型日內儲能出力：

p_e(t)＝-p_jh(t)t＝0，1，...，24*60/M

步驟2.3：計算典型日內電池儲能系統(tǒng)功率需求

作為進一步優(yōu)選方案，所述步驟3的具體過程為：

步驟3.1：依據電力調度機構實時調峰指令信號，形成電池儲能系統(tǒng)調峰響應信號時間序列；

步驟3.2：修正該序列，如果該序列起始值為1，去掉起始值為1的連續(xù)1；

步驟3.3：計算電池儲能系統(tǒng)調峰響應時段序列，依據修正后的調峰響應信號時間序列計算調峰響應時段序列，具體計算方法為，依次統(tǒng)計連續(xù)0、連續(xù)1的個數，記該序列為t(n)；

步驟3.4：計算該序列元素個數N；

步驟3.5：考慮電池儲能系統(tǒng)充放電轉換效率，校正該序列，形成t'(n)，校正方法為：

N為奇數時，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)η_ch

N為偶數時，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)/η_dis；

其中，η_ch為儲能系統(tǒng)充電效率；η_dis為儲能系統(tǒng)放電效率；

步驟3.6：依據修正后的t'(n)計算電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間，計算步驟如下：

步驟3.6.1：設定電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間T^max初值，T^max＝t(1)、i＝2

步驟3.6.2：判斷i是否滿足小于等于N，滿足轉步驟3.6.3，否則結束；

步驟3.6.3：判斷|t(i)|是否滿足小于T^max；滿足轉步驟3.6.4，否則轉步驟3.6.5；

步驟3.6.4：T^max＝T^max-|t(i)|+t(i+1)，然后轉步驟3.6.5；

步驟3.6.5：i＝i+2，然后返回步驟3.6.2。

作為更進一步優(yōu)選方案，按下式計算電池儲能系統(tǒng)容量；

所述步驟4中電池儲能系統(tǒng)容量

所述步驟5的具體過程為：

步驟5.1：設定初始時刻t＝0、儲能系統(tǒng)初始容量E_e(0)＝E₀；

步驟5.2：判斷t是否滿足小于或等于24*60/M，滿足轉步驟5.3，否則結束；

步驟5.3：判斷是否有調峰指令，有調峰指令轉步驟5.4；無調峰指令轉步驟5.5；

步驟5.4：計算E₁(t)＝(p_jh(t)-p_d1)Δt、E₂(t)＝(p_jh(t)-p_d2)Δt，然后轉步驟5.6；

步驟5.5：判斷E_e(t)>P_EΔt是否成立，成立轉步驟5.9，否則轉步驟5.10；

判斷E-E_e(t)是否滿足小于E₁(t)，滿足時，轉步驟5.10，否則轉步驟5.6；

步驟5.6：判斷E-E_e(t)是否滿足小于E₁(t)，滿足時轉步驟5.11，否則轉步驟5.7；

步驟5.7：判斷是否滿足E₁(t)<E-E_e(t)<E₂(t)，滿足時轉步驟5.12，否則轉步驟5.8；

步驟5.8：p_e(t)＝-P_E，然后轉步驟5.13；

步驟5.9：儲能放電p_e(t)＝P_E，然后轉步驟5.14；

步驟5.10：儲能放電，然后轉步驟5.14；

步驟5.11：儲能不調峰p_e(t)＝0；

步驟5.12：儲能調峰，然后轉步驟5.13；

步驟5.13：計算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δtη_ch，然后轉步驟5.15；

步驟5.14：計算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δt/η_dis，然后轉步驟5.15；

步驟5.15：t＝t+1，然后返回步驟5.2；

其中，E₀為儲能系統(tǒng)初始容量；E_e(0)為時刻0儲能系統(tǒng)容量；E₁(t)為第一檔調峰電量；E₂(t)為第二檔調峰電量；p_d1為第一檔功率；p_d2為第二檔功率；E_e(t)為t時刻儲能系統(tǒng)容量狀態(tài)；p_e(t)為t時刻儲能系統(tǒng)充放電功率；E_e(t+1)為t+1時刻儲能系統(tǒng)容量狀態(tài)；η_ch為儲能系統(tǒng)充電效率；η_dis為儲能系統(tǒng)放電效率；Δt為調峰單位統(tǒng)計周期。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明根據火電廠計劃出力數據、電力調度機構實時調峰指令信號、火電廠有償調峰基準等信息，實現電池儲能電站輔助火電廠參與電網實時深度調峰交易，提高火電廠運行效益。

附圖說明:

圖1為實施例中實時響應方法的流程圖。

圖2為電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間計算方法的流程圖。

圖3為實施例中電池儲能系統(tǒng)參與深度調峰的實時響應功率計算方法的流程圖。

具體實施方式：

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合說明書附圖和實例對本發(fā)明的內容做進一步的說明。

本實施例中，電池儲能系統(tǒng)采用全釩氧化還原液流電池；液流電池儲能系統(tǒng)由于深度放電及高頻淺充淺放等運行工況下，不會對電池容量或壽命造成顯著影響，并且適用壽命長，滿足協(xié)同火電廠參與電網深度調峰的技術需求。

如圖1所示，電池儲能系統(tǒng)實時響應方法包括如下步驟：

步驟1：實時讀取電力調度機構的實時數據；所述電力調度機構的實時數據包括：火電廠計劃出力數據、電力調度機構實時調峰指令信號；

步驟2：基于火電廠計劃出力數據、電力調度機構實時調峰指令信號、火電廠有償調峰基準，計算電池儲能協(xié)同火電廠參與實時深度調峰功率；具體過程為：

電力調度機構實時調峰指令信號為1時，電池儲能系統(tǒng)響應調峰，儲能系統(tǒng)狀態(tài)計為0；電力調度機構實時調峰指令信號為0時，儲能系統(tǒng)狀態(tài)計為1；

步驟2.1：當t時刻電力調度機構實時調峰指令信號為1時，依據該時刻火電廠計劃出力，結合國家能源局東北監(jiān)管局關于《東北電力輔助服務市場運營規(guī)則(試行)》中有關電廠投資建設儲能參與調峰，抵減電廠出力的相關規(guī)定，計算電池儲能系統(tǒng)充電功率；

p_e(t)＝-p_jh(t)

其中，p_e(t)為t時刻電池儲能系統(tǒng)充電功率；p_jh(t)表示在t時刻火電機組計劃出力；

步驟2.2：依據典型日內火電廠出力數據及調峰指令信號，結合國家能源局東北監(jiān)管局關于《東北電力輔助服務市場運營規(guī)則(試行)》中對調峰輔助服務單位統(tǒng)計周期的規(guī)定，以15分鐘為一個周期進行統(tǒng)計，形成典型日內儲能出力：

p_e(t)＝-p_jh(t)t＝0,1,…,96

步驟2.3：計算典型日內電池儲能系統(tǒng)功率需求

步驟3：計算電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間；具體過程為：

步驟3.1：依據電力調度機構實時調峰指令信號，形成電池儲能系統(tǒng)調峰響應信號時間序列；

步驟3.2：修正該序列，如果該序列起始值為1，去掉起始值為1的連續(xù)1；以11100111000...為例，修正后的液流電池儲能系統(tǒng)調峰響應信號時間序列為00111000...；

步驟3.3：計算電池儲能系統(tǒng)調峰響應時段序列，依據修正后的調峰響應信號時間序列計算調峰響應時段序列，具體計算方法為，依次統(tǒng)計連續(xù)0、連續(xù)1的個數，步驟3.2中的例子調峰響應時段序列為233...，記該序列為t(n)；

步驟3.4：計算該序列元素個數N；

步驟3.5：考慮電池儲能系統(tǒng)充放電轉換效率，校正該序列，形成t'(n)，校正方法為：

N為奇數時，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)η_ch

N為偶數時，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)/η_dis

步驟3.6：依據修正后的t'(n)計算電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間，計算步驟如下：

步驟3.6.1：設定電池儲能系統(tǒng)持續(xù)放電時間T^max初值，T^max＝t(1)、i＝2

步驟3.6.2：判斷i是否滿足小于等于N，滿足轉步驟3.6.3，否則結束；

步驟3.6.3：判斷|t(i)|是否滿足小于T^max；滿足轉步驟3.6.4，否則轉步驟3.6.5；

步驟3.6.4：T^max＝T^max-|t(i)|+t(i+1)，然后轉步驟3.6.5；

步驟3.6.5：i＝i+2，然后返回步驟3.6.2。

步驟4：計算電池儲能系統(tǒng)容量

步驟5：計算電池儲能系統(tǒng)協(xié)同火電廠深度調峰的實時響應功率；具體過程為：

步驟5.1：設定初始時刻t＝0、儲能系統(tǒng)初始容量E_e(0)＝E₀；

步驟5.2：判斷t是否滿足小于或等于96，滿足轉步驟5.3，否則結束；

步驟5.3：判斷是否有調峰指令，有調峰指令轉步驟5.4；無調峰指令轉步驟5.5；

步驟5.4：計算E₁(t)＝(p_jh(t)-p_d1)Δt、E₂(t)＝(p_jh(t)-p_d2)Δt，然后轉步驟5.6；

步驟5.5：判斷E_e(t)>P_EΔt是否成立，成立轉步驟5.9，否則轉步驟5.10；

判斷E-E_e(t)是否滿足小于E₁(t)，滿足時，轉步驟5.10，否則轉步驟5.6；

步驟5.6：判斷E-E_e(t)是否滿足小于E₁(t)，滿足時轉步驟5.11，否則轉步驟5.7；

步驟5.7：判斷是否滿足E₁(t)<E-E_e(t)<E₂(t)，滿足時轉步驟5.12，否則轉步驟5.8；

步驟5.8：p_e(t)＝-P_E，然后轉步驟5.13；

步驟5.9：儲能放電p_e(t)＝P_E，然后轉步驟5.14；

步驟5.10：儲能放電，然后轉步驟5.14；

步驟5.11：儲能不調峰p_e(t)＝0；

步驟5.12：儲能調峰，然后轉步驟5.13；

步驟5.13：計算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δtη_ch，然后轉步驟5.15；

步驟5.14：計算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δt/η_dis，然后轉步驟5.15；

步驟5.15：t＝t+1，然后返回步驟5.2；

其中，E₀為儲能系統(tǒng)初始容量；E_e(0)為時刻0儲能系統(tǒng)容量；根據國家能源局東北監(jiān)管局關于《東北電力輔助服務市場運營規(guī)則(試行)》中對實施深度調峰交易報價方式和價格機制的規(guī)定，發(fā)電企業(yè)采用階梯式兩檔浮動報價，E₁(t)為第一檔調峰電量；E₂(t)為第二檔調峰電量；p_d1為第一檔功率；p_d2為第二檔功率；E_e(t)為t時刻儲能系統(tǒng)容量狀態(tài)；p_e(t)為t時刻儲能系統(tǒng)充放電功率；E_e(t+1)為t+1時刻儲能系統(tǒng)容量狀態(tài)；η_ch為儲能系統(tǒng)充電效率；η_dis為儲能系統(tǒng)放電效率；Δt為調峰單位統(tǒng)計周期。