[发明专利]一种含电池储能与风力发电的电力系统调度方法

说明书

本申请公开了一种含电池储能与风力发电的电力系统调度方法，属于电力调度和电池储能领域，通过预先建立混合风电‑单电池系统模型，包括电池储能系统的功率容量、能量容量、充电状态、电池寿命以及风电系统的调度出力策略；建立混合风电‑双电池组系统模型，包括电池储能系统的功率容量、能量容量和电池寿命；建立风电池系统的短期操作模型，包括考虑风电预测误差下的调度出力以及电池操作；当风电出力的平均值作为调度出力并使用两个电池组避免浅的充放电循环，达到优化电池功率和能量容量并延长其使用寿命的目标。本发明的电池储能系统可以补偿风电调度间隔期间的预测误差和出力波动，所需电池功率容量和能量容量较低、电池寿命延长。

技术领域

本申请属于电力调度和电池储能领域，具体涉及一种含电池储能与风力发电 的电力系统调度方法。

背景技术

可再生能源尤其是风电逐渐成为电力系统的重要组成部分。由于风电出力的 波动性，风电的高渗透率可能会影响电力系统的质量和稳定性。传统方式下利用 电网中的旋转备用以补偿风电出力波动，然而大规模的风电输出增加了备用机组 的总成本。现代电力市场要求发电机组提前一天或几小时申报发电量，与计划的 调度出力产生任何偏差都将导致罚款。尽管风速具有间歇性和不确定性，仍需要 根据预测的风速在给定的时间间隔内输出稳定且平整的功率。

许多预测方法都能以可接受的精度预测风电，但预测风电出力的误差是不可 避免的，同时也无法预测准确的风电。此外，尽管在风电场中进行了空间平滑处 理，但在调度间隔(例如一小时)内风电仍有一定程度的波动。因此，在调度间 隔期注入指定的恒定功率需要补偿预测误差和风电波动。

电池能量存储系统(BESS)被公认为是纠正风电波动和风电预测误差的最 佳解决方案之一。已有方法提出使用两个电池组作为风力涡轮机的补充，在给定 的时间间隔内，一个电池充电，而另一个电池放电，以此向电网注入恒定功率。 该方案需要风电场范围内具有高功率和能量容量的电池。在最近提出的一些方法 中，电池是风电系统的辅助元件，该系统需要较小的电池容量。由于电池的使用 是为了弥补调度出力和风电出力之间的差异，因此，如何确定时间间隔内的调度 出力会影响电池的尺寸和寿命。一般有两种策略；将预测风电出力的平均值或最 小-最大值作为时间间隔内的调度出力。第一种策略使用平均值，只需要电池具 有低功率和低能量容量；且就风力预测而言，用风力平均值而不是瞬时值进行预 测通常具有更好的性能。此外，还有几种误差分布用于估算平均风力。但是，由于平均值附近存在波动，因此电池会补偿短时的正负偏差。这会导致许多浅的充 放电循环，从而缩短电池寿命。第二种策略使用预测风力的最小值-最大值作为 调度出力，具体取决于电池的充电或放电模式。由于避免了浅的充放电周期，因 此该策略具有更长的电池寿命的优势。但是电池补偿了每个时间间隔的最小和最 大风力之间的差异，因此与第一种方法(平均值)相比，它需要更大的功率容量。 另外，该方法需要预测风力的瞬时值以找到最小值和最大值。以上介绍了两者的 优缺点之外，两种方法的电池总成本都相对较高。

上述方法仅根据风力功率预测以及电池状况决定并入电网的功率，也有一些 研究考虑了能源价格走势的影响。在这些研究中，能源价格高时，混合风电池系 统试图通过电池放电来出售更多的电量，而在能源价格低时，通过对电池充电来 输出较少的电量。尽管该方法具有很多优点，但在风电场范围内仍需要较大的电 池容量，这对于电池系统的高成本而言并不经济。由于BESS应该补偿预测误差， 因此该误差的大小会影响电池的尺寸。

发明内容

发明目的：有必要针对上述技术问题，提供一种基于混合电池－风力发电系 统的风电调度方法，以优化电池的功率和能量容量并延长其使用寿命。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明一种含电池储能与风力发电的电力 系统调度方法，包括：

预先建立混合风电-单电池系统模型；其中，所述风电-单电池系统模型包括 电池储能系统的功率容量、能量容量、充电状态、电池寿命以及风电系统的调度 出力策略；