[发明专利]一种基于电网频率空间分布特性的储能配置方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于电网频率空间分布特性的储能配置方法及系统，属于电气工程技术领域。方法包括：基于非劣排序遗传算法通过在种群迭代的过程中计算储能配置总功率容量和系统故障切机率，得到最优的储能配置总功率容量和系统故障切机率，其中，储能配置总功率容量作为衡量电力系统的经济性指标，故障切机率作为衡量电力系统的频率稳定性指标，根据投资者对储能配置经济性和系统频率稳定性权重系数，得到最符合投资者预期的储能容量配置方案。本发明能够兼顾经济性和电网频率稳定性，快速实现惯性支撑储能系统的选址和定容，保证电网频率暂态稳定，解决了现有的储能配置方法难以兼顾频率空间分布特性与求解难度的问题。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于电网频率空间分布特性的储能配置方法及系统。

背景技术

近年来，随着新能源机组不断接入电力系统，传统同步发电机组的开机比例持续下降，系统的惯性减少，频率稳定性面临极大挑战。而储能凭借其双向快速的调节特性，通过适当的惯性支撑控制方式，可以参与电力系统频率的惯性支撑环节，提升电力系统的频率暂态稳定性。但储能的价格相对较高，提升系统惯性的储能配置方法是保证系统稳定性和经济性的关键。

目前的储能配置方法主要是以惯性中心点的频率作为全网的频率，忽略电网的影响，将系统所有发电机按照惯性大小加权等效为一台等值机组，能够很好地体现出系统整体的动态频率变化，计算量小，配置容易，但是该模型无法反映系统不同区域的频率动态差异，在储能惯性支撑配置时，该模型仅仅只能分析出储能的容量对频率支撑的影响，无法分析储能接入点对频率支撑的作用，存在一定的局限性。为分析不同区域的机组动态影响，目前主要采用的是全状态分析法，通过建立各机组详细的数学模型以及网络方程，数值迭代求解，但是这种方法计算量特别大，优化配置采取仿真方式耗时较长，不适合作为优化配置的频率模型。另外，现有技术中的配置方法均没有同时考虑电力系统的经济性和稳定性指标。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于电网频率空间分布特性的储能配置方法及系统，其目的在于能够同时考虑储能的频率空间分布特性及降低储能配置的计算量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于电网频率空间分布特性的储能配置方法，包括：

步骤S1、设置新能源侧和网侧储能功率容量上下限以及网侧集中储能电站接入的节点范围集No_e；

步骤S2、以储能功率容量上下限及节点范围集No_e为输入，采用遗传算法，随机生成N_pop个储能配置初始种群；

步骤S3、计算初始种群中每个个体配置的储能总功率容量；并基于直流潮流频率响应模型计算N-1故障事故集A_N-1下非故障同步发电机频率变化率，根据频率变化率限制，得到系统故障切机率；

步骤S4、根据储能总功率容量和故障切机率两个指标，对储能配置种群进行非支配排序和拥挤度排序，得到Pareto等级和拥挤度；

步骤S5、根据所述Pareto等级和拥挤度，选择储能配置父代，交叉变异生成储能配置子代，计算所述储能配置子代中个体的储能总功率容量和故障切机率，将子代和父代的两个指标合并后，得到当前的储能总功率容量和系统故障切机率；若迭代次数未达到预设值，则以当前的储能总功率容量和系统故障切机率作为输入，并返回步骤S4，否则，以当前的储能总功率容量和系统故障切机率中Pareto等级为1的个体组成的集合作为Pareto最优解集输出；

步骤S6、将所述Pareto最优解集归一化，并预设权重系数λ₁和λ₂，得到最优的储能配置方案。

进一步地，种群中每个个体配置的储能总功率容量y_1i为：