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一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法

文檔序號(hào):8383026閱讀:481來(lái)源:國(guó)知局
一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域,特別涉及一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電資源清潔且可再生,但同時(shí)風(fēng)電資源出力波動(dòng)劇烈且可調(diào)度性低。在電力系 統(tǒng)中,一方面,風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的風(fēng)電被鼓勵(lì)完全并網(wǎng)W降低總的調(diào)度成本并最大化環(huán)境效益; 另一方面,為了平滑風(fēng)電出力,聯(lián)合配備的火電機(jī)組不得不反復(fù)調(diào)節(jié),該會(huì)極大地降低其運(yùn) 行效率。儲(chǔ)能系統(tǒng)由于其良好的動(dòng)態(tài)特性和轉(zhuǎn)換效率被引入到電力系統(tǒng)中,與風(fēng)電場(chǎng)及火 電機(jī)組協(xié)同運(yùn)行W提高運(yùn)行效率,節(jié)省調(diào)度成本且最大化環(huán)境效益。
[0003] 目前,多種形式的儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中能夠成功應(yīng)用,比如:電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)、 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、抽水儲(chǔ)能系統(tǒng)及壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)等。按照性能和容量大致 可W分為兩類(lèi):1類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),儲(chǔ)能大容量及動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢;II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),儲(chǔ)能小容量及動(dòng) 態(tài)響應(yīng)快。抽水蓄能系統(tǒng)一般屬于I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)儲(chǔ) 能系統(tǒng)及壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)等一般都屬于II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0004]I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量較大,具有很強(qiáng)的靜態(tài)調(diào)節(jié)能力,但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。風(fēng)電場(chǎng) 的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,風(fēng)力出力可W在5分鐘內(nèi)劇烈改變,由此在電力系統(tǒng)中單獨(dú)配置I類(lèi)儲(chǔ)能 系統(tǒng)無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)風(fēng)電的迅速變化及時(shí)響應(yīng);II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快,具有 很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)跟蹤能力,但儲(chǔ)能容量比較小,總體調(diào)節(jié)能力有限。由于I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)或II類(lèi) 儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性,在電力系統(tǒng)中單獨(dú)配置I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)或II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí),與風(fēng)電場(chǎng)及火 電機(jī)組的協(xié)同運(yùn)行效果均不影響,無(wú)法提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及節(jié)省調(diào)度成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此,本發(fā)明實(shí)施例提供一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法,該方法能夠提高電力 系統(tǒng)的運(yùn)行效率及節(jié)省調(diào)度成本。
[0006] 根據(jù)上述目的,本發(fā)明是該樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007] -種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法,該方法包括:
[0008] 根據(jù)I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量平衡約束條件、啟停機(jī)約束條件及爬坡約束條件,建立 電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,所述I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量大且動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢;
[0009] 根據(jù)II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量約束條件,建立電力系統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模 型,所述II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量小且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快;
[0010] 根據(jù)電力系統(tǒng)的火電機(jī)組約束條件、線路潮流約束條件及功率平衡約束條件,建 立電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型;
[0011] 當(dāng)在電力系統(tǒng)中聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)和II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí),其中的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng) 滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足所建立的電力系 統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)電模型,火電機(jī)組滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度 模型;
[0012] 電力系統(tǒng)的總負(fù)荷量為風(fēng)電出力能量、火力機(jī)組出力能量、I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量 及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量之和。
[0013] 由上述方案可W看出,本發(fā)明在電力系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能時(shí),聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)及 II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),配置包括I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用在電力 系統(tǒng)中。該樣,電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能既具有I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的大容量?jī)?chǔ)能性能,又具有II類(lèi)儲(chǔ) 能系統(tǒng)的及時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,彌補(bǔ)了單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能 不好,及單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量比較小的問(wèn)題,從而提高了電力 系統(tǒng)的運(yùn)行效率及節(jié)省調(diào)度成本。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法流程圖;
[0015] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)的接線圖;
[0016] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)的負(fù)荷量需求曲線示意圖;
[0017] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的日前風(fēng)功率預(yù)測(cè)曲線圖;
[0018] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的十個(gè)火電機(jī)組的運(yùn)行組合方案示意圖;
[0019] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)A的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)出力曲線圖;
[0020] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)A的火電機(jī)組出力曲線圖;
[0021] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)A的并網(wǎng)風(fēng)電功率曲線圖;
[0022] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)B的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)出力曲線圖;
[0023] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)B的火電機(jī)組出力曲線圖;
[0024] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)B的并網(wǎng)風(fēng)電功率曲線圖;
[0025]圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)B的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)出力曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,W下參照附圖并舉實(shí)施例,對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例為了提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及節(jié)省調(diào)度成本,聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能 系統(tǒng)及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),配置包括I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用 在電力系統(tǒng)中。該樣,電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能既具有I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的大容量?jī)?chǔ)能性能,又具有II 類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的及時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,彌補(bǔ)了單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 性能不好,及單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量比較小的問(wèn)題。
[0028] 在本發(fā)明實(shí)施例中,該種電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型稱(chēng)為電力系統(tǒng)風(fēng)-火-儲(chǔ)聯(lián)合優(yōu)化調(diào) 度模型,在建模時(shí),并不針對(duì)某種具體的儲(chǔ)能系統(tǒng),而是將儲(chǔ)能系統(tǒng)分為儲(chǔ)能大容量及動(dòng)態(tài) 響應(yīng)速度慢的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),儲(chǔ)能小容量及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0029] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法流程圖,其具體步驟為:
[0030] 步驟101、根據(jù)I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量平衡約束條件、啟停機(jī)約束條件及爬坡約束條 件,建立電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型;
[0031] 步驟102、根據(jù)II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量約束條件,建立電力系統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系 統(tǒng)調(diào)度模型;
[0032] 步驟103、根據(jù)電力系統(tǒng)的火電機(jī)組約束條件、線路潮流約束條件及功率平衡約束 條件,建立電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型;
[0033] 步驟104、當(dāng)在電力系統(tǒng)中聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)和II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí),其中的I類(lèi) 儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足所建立 的電力系統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)電模型,火電機(jī)組滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)中的火電機(jī) 組的調(diào)度模型;
[0034] 步驟105、電力系統(tǒng)的總負(fù)荷量為風(fēng)電出力能量、火力機(jī)組出力能量、I類(lèi)儲(chǔ)能系 統(tǒng)儲(chǔ)能能量及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量之和。
[00巧]在本發(fā)明中,還可W計(jì)算出電力系統(tǒng)的調(diào)度成本,該調(diào)度成本是由火電機(jī)組的調(diào) 度成本及I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)度成本決定的。
[0036] 電力系統(tǒng)滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)在聯(lián)合運(yùn)行了I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)和II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的 調(diào)度模型。
[0037] W下對(duì)電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型、電力系統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào) 度模型及電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型分別進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[003引各個(gè)調(diào)度要用到的符號(hào)表:
[003引常量
[0040]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法,其特征在于,該方法包括: 根據(jù)I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量平衡約束條件、啟停機(jī)約束條件及爬坡約束條件,建立電力 系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,所述I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量大且動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢; 根據(jù)II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量約束條件,建立電力系統(tǒng)配置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,所 述II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量小且動(dòng)態(tài)響應(yīng)快; 根據(jù)電力系統(tǒng)的火電機(jī)組約束條件、線路潮流約束條件及功率平衡約束條件,建立電 力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型; 當(dāng)在電力系統(tǒng)中聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)和II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí),其中的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足 所建立的電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型,II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)配 置的II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)電模型,火電機(jī)組滿(mǎn)足所建立的電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型; 電力系統(tǒng)的總負(fù)荷量為風(fēng)電出力能量、火力機(jī)組出力能量、I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量之和。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述電力系統(tǒng)配置的I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型 為:
其中,9I,t,當(dāng)且僅當(dāng)且1Vn=〗時(shí),91>t = 1 ;否貝1J, 91>t = 〇 ; 92,t,當(dāng)且僅當(dāng)K=丨且I- 1 時(shí),92,t= 1 ;否則,9 2,t= 〇 ; Q3,t,當(dāng)且僅當(dāng)%-n=】且(=1 時(shí),03,t = 1 ;否則,03,t = 0 ; Q 4,t,當(dāng)且僅當(dāng)=丨且K =1時(shí),0 4,t = 1 ;否貝1j,9 4,t =〇; 01;t、02,t、03,t、04,t滿(mǎn)足
上述公式用到的符號(hào)為: JI ....
,--
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度模型為:
^2, kmin ^ ^2, ki ^ ^2, kmax 其中,上述公式中的符號(hào)為:
4. 如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述電力系統(tǒng)中的火電機(jī)組的調(diào)度模型為:
其中,上述公式中的符號(hào)為:
5. 如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述電力系統(tǒng)的總負(fù)荷量為風(fēng)電出力能量、 火力機(jī)組出力能量、I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能能量之和為:
其中,
6. 如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法還包括:計(jì)算電力系統(tǒng)的調(diào)度成本, 該調(diào)度成本是由火電機(jī)組的調(diào)度成本及I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)度成本決定。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述電力系統(tǒng)的調(diào)度成本為:
其中,02,t,當(dāng)且僅當(dāng)<=1且《"=〗時(shí),02,t =l;否則,02,t = 〇; Q4,t,當(dāng)且僅當(dāng)M(M)=1且if =1時(shí),94,t=1;否貝1j, 94,t =〇; 92,t、94,t 滿(mǎn)足:
上述公式的符號(hào)為:
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化方法,該方法在電力系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能時(shí),聯(lián)合運(yùn)行I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng),配置包括I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)及II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。這樣,電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能既具有I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的大容量?jī)?chǔ)能性能,又具有II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的及時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,彌補(bǔ)了單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置I類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能不好,及單獨(dú)在電力系統(tǒng)中配置II類(lèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量比較小的問(wèn)題,從而提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及節(jié)省調(diào)度成本。
【IPC分類(lèi)】H02J3-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104701870
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310655191
【發(fā)明人】梅生偉, 陳來(lái)軍, 劉鋒, 金逸, 費(fèi)益軍, 王程, 劉斌, 王召健
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 江蘇省電力公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日
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