[发明专利]基于经济调度的风电储能源功率与容量优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及基于经济调度的风电储能源功率与容量优化配置方法。

背景技术

在污染和资源耗竭的担忧下，可再生能源发电具有环保和可持续性等特点，其得到了业界的普遍认可，目前中国正在建设含高比例可再生能源的新一代电力系统。随着可再生能源并网尤其是风电上网比例提高，电网将呈现出更强的随机性和波动性。目前，风电功率预测的精确性虽然得到稳步提高，但它的不确定性仍是一个难题，为有效抑制电网功率波动，配置合适容量的储能显得尤其重要。

风力发电作为可再生能源中最具有大规模开发与商业化前景的发电方式，应用日趋成熟，已由小容量离网型发展为大规模并网型，在电网所占比例也大幅增加。但风电场输出功率受风速影响很大，具有不可控和不可预期的特点。当电网接纳的风电容量超过一定比例时，会使原动机输出的机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使频率越限、电能质量下降。而且风电场多位于电网末端，运行需要较强的无功支撑，所以风电场功率波动还将造成风电场接入点电压明显变化，并导致电压稳定破坏的后果。虽然许多研究用不同的算法对风速进行预测，希望借此对含并网风电场系统进行调度。但对幅值波动和时间间隔较小的风进行精准预测是很困难的，但储能装置可以促进发电机输出电压和频率质量的改善，电池储能系统具有能量密度高、响应速度快的特点，可在s级、min级、小时乃至季节时间尺度对电力系统的运行进行支持。也是平抑风电功率预测误差的理想选择，然而现有储能电池成本过高，国家也未出台相关政策，对用于跟踪风电计划出力的电池储能系统功率与容量的优化配置成为决定投资成本、缩减预测误差的重要因素。

因此，为风电系统配置合适规格的储能装置，能有效抑制电网功率波动并提高系统经济运行水平，本发明提出了一种基于经济调度的风电储能源功率与容量优化配置方法。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种基于经济调度的风电储能源功率与容量优化配置方法，旨在对不确定风电环境下的风储有效配合问题，提出了储能装置功率和容量最优配置的随机规划模型，并基于点估计和并行分支定界策略的综合求解方案，快速有效地求解储能随机规划模型，从而确定储能装置的最优功率和容量配置方案。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：基于经济调度的风电储能源功率与容量优化配置方法，该方法包括以下步骤：

(1)建立风电功率的威布尔概率曲线。

(2)建立基于经济调度的风电系统储能装置随机规划模型。

(3)采用“2m+1”点估计法来处理步骤(2)建立的储能装置随机规划模型。

(4)采用并行分支定界法来求解步骤(3)处理过的储能装置随机规划模型，得出储能装置的最优功率和容量配置方案。

进一步的，步骤(1)所述的“建立风电功率的威布尔概率曲线”的具体内容为：

针对多年的风电历史数据，将每一天同一小时风电数据用直方图进行数据统计，再进行概率曲线拟合可获得一天24小时对应的24组风电功率的威布尔概率曲线，从而可以将风电功率的概率特征方便的考虑在后文提出的储能装置容量配置随机规划模型中。风电功率的概率曲线公式如下：

式中λ为形状系数、k为尺度参数、pwt为第t时刻的风电功率。

进一步的，步骤(2)中所述的“建立风电功率的储能装置随机规划模型”的具体内容为：

将储能装置的安装和运行成本按天均摊，以机组组合问题为背景提出兼顾储能装置安装、运行日均摊费用及机组期望费用的储能装置随机规划模型，以期望值的形式来表述：

Min

式中，E代表数学期望值计算，ICp和IC_SOC为单位功率和单位容量费用系数，FC_cost包括所有N台机组在T时间段内总的机组燃料费用和启停费用，见式(3)

式(3)中F(P_it)＝a_i·(P_it)²+b_i·P_it+c_i；ai,bi和ci是燃料费用系数，Pit是机组i在时刻t的有功功率。式(2)中第二、三项代表储能安装和运行费用，而其单位功率和单位容量费用系数可依据资本收益率、利用式(4)-(5)按天均摊计算获得。