一种基于联合机会评分的并网储能荷电状态恢复方法及系统与流程

本发明属于电力系统储能控制，尤其涉及一种基于联合机会评分的并网储能荷电状态恢复方法及系统。

背景技术：

1、并网储能参与一次调频时，其输出功率指令由频率偏差经下垂控制律确定，在系统长期单向频率偏差的工况下，如新能源大发时段持续过频、晚高峰时段持续欠频，储能将持续单向充放电，导致荷电状态（soc）朝某一方向单调偏离设定目标值。当soc触及上下限阈值（如10%或90%）时，储能被迫退出调频或显著降低调频能力，进而引发调频可用率下降、调频补偿收益损失、考核指标恶化等一系列问题。

2、现有储能soc恢复与调度方法试图解决上述问题。然而，现有储能soc恢复与调度方法主要存在以下不足：

3、第一，现有基于频率信号的soc恢复方法，即通过修正下垂特性或响应功率实现soc校正的方法仅在调频响应过程中起作用，无法在频率死区内主动进行soc恢复，恢复速度有限；而基于频率死区的固定速率自恢复方法在恢复时机上不考虑外部市场信号，可能在高电价时段被动充电而推高购电成本，或在低电价时段被动放电而损失售电收益，经济性较差。

4、第二，电力市场套利调度模型与一次调频义务不耦合，现有以现货市场套利或调频里程补偿为目标规划日前/日内充放电曲线的方法，其调度尺度通常为5分钟至小时级，亦未与秒级一次调频功率指令在同一控制层级耦合决策，无法直接服务于秒级响应的一次调频任务，且不显式预留一次调频所需功率作为硬约束，当大幅频率事件发生时可能出现调频响应能力不足。

5、第三，缺乏soc警戒区下的强制恢复与调度反馈机制，当soc已严重偏离目标且自动发电控制（agc）调度指令方向与soc恢复方向持续相反时，现有方法无法在不违反agc强制指令的前提下采取有效保护动作，最终只能依赖储能设备级硬保护，如soc触底退出运行。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种基于联合机会评分的并网储能荷电状态恢复方法及系统，旨在解决现有技术存在的储能参与一次调频时soc恢复经济性差、与一次调频义务冲突、极端工况兜底能力不足等问题。

2、技术方案：本发明所述的一种基于联合机会评分的并网储能荷电状态恢复方法，包括：

3、s1、获取储能系统的荷电状态soc、电网频率、频率变化率，并接收电力市场信号；

4、s2、将历史预设时段的电网频率差值组成电网历史频率波动统计数据；获取储能系统的一次调频参数，基于电网历史频率波动统计数据、储能系统的一次调频参数，预测一次调频在未来预设时段内调用的最大功率，并结合储能系统的额定功率计算可用于荷电状态恢复的功率上限；

5、s3、根据荷电状态soc与预设的目标荷电状态计算获得soc偏离方向和soc偏离程度评分；依据电力市场信号与预设的电力市场信号参考值计算获得市场偏离方向和市场偏离程度评分；基于soc偏离方向、soc偏离程度评分、市场偏离方向、市场偏离程度评分构造联合机会评分；

6、s4、将所述联合机会评分与预设的触发阈值比较，当联合机会评分大于预设的触发阈值且所述可用于荷电状态恢复的功率上限大于0时，下发荷电状态恢复功率指令；

7、s5、在所述荷电状态恢复功率指令执行期间，监测电网频率偏差、频率变化率、储能系统的一次调频响应功率，当满足预设的任一置零条件时，将所述荷电状态恢复功率置零，使所述储能系统恢复至以一次调频响应为唯一目标的运行模式；所述置零条件包括：

8、（a）电网频率偏差超过预设频率应急阈值；

9、（b）频率变化率超过预设频率变化率应急阈值；

10、（c）储能系统的一次调频响应功率不为零。

11、进一步的，所述电力市场信号包括agc调度指令信号与现货市场价格信号；所述储能系统的一次调频参数，包括储能系统的下垂系数、频率死区宽度、额定功率。

12、进一步的，所述预测一次调频在未来预设时段内调用的最大功率，包括：

13、基于电网历史频率波动统计数据使用经验分布或正态拟合方法估计未来预设时段内频率偏差的概率分布，取95%置信水平对应的极值；

14、根据所述极值、储能系统的下垂系数、频率死区宽度、额定功率预测一次调频在未来预设时段内调用的最大功率，公式为：

15、。

16、进一步的，所述结合储能系统的额定功率计算可用于荷电状态恢复的功率上限，公式为：

17、；

18、其中，为额定功率，。

19、进一步的，所述根据荷电状态soc与预设的目标荷电状态计算获得soc偏离方向和soc偏离程度评分，包括：基于荷电状态soc与预设的目标荷电状态，计算soc偏差，公式为：

20、；

21、的符号代表soc偏离方向，记为soc恢复方向符号，公式为：

22、；

23、，则，，则，时，则；

24、soc偏离程度评分通过soc偏差的绝对值与预设的归一化常数计算得到，公式为：

25、。

26、进一步的，所述依据电力市场信号与预设的电力市场信号参考值计算获得市场偏离方向和市场偏离程度评分，包括：当电力市场信号为agc调度指令信号可用时，基于agc调度指令对应的储能功率与soc恢复方向符号，计算agc市场偏离方向和agc市场偏离程度评分；

27、将agc市场偏离方向作为市场偏离方向；agc市场偏离方向公式为：；

28、当与同号时，，当与异号时，，当时，；

29、将agc市场偏离程度评分作为市场偏离程度评分，公式为：

30、；

31、其中，为agc调度指令对应的储能功率；为预设的agc指令归一化常数，即预设的电力市场信号参考值；

32、当电力市场信号为现货市场价格信号可用时，基于当前现货市场价格与预设的参考价格，即预设的电力市场信号参考值，计算价格市场偏离方向和价格市场偏离程度评分；

33、将价格市场偏离方向作为市场偏离方向；价格市场偏离方向公式为：；

34、当且时，；当且时，；其余情况为-1或0；

35、将价格市场偏离程度评分作为市场偏离程度评分，公式为：

36、；

37、其中，为当前现货市场价格；为预设参考价格，为同期价格的标准差；

38、当agc调度指令信号与现货市场价格信号同时可用时，市场偏离程度评分取agc市场偏离程度评分与价格市场偏离程度评分的较大值，市场偏离方向取较大值对应的市场偏离方向。

39、进一步的，所述联合机会评分公式为：

40、；

41、其中，为联合机会评分，为市场偏离程度评分，为soc偏离程度评分，、为权重系数且。

42、进一步的，所述触发阈值在soc偏离程度未超过预设的警戒阈值时取基础值，在soc偏离程度超过所述警戒阈值时降低为；当且时，下发荷电状态恢复功率指令；否则；

43、所述荷电状态恢复功率指令公式为：

44、，；

45、所述荷电状态恢复功率指令的幅值满足以下公式：

46、，；

47、其中，为预设的恢复强度系数；为预设的单调非减函数；

48、储能系统执行agc调度指令时，恢复功率指令与agc指令对应功率以及一次调频响应功率在pcs输出端叠加输出，总输出功率为：

49、；

50、且。

51、进一步的，还包括s6、当soc偏离程度超过预设警戒阈值且检测到agc调度指令方向与soc恢复方向持续相反，且持续时间超过预设时长时，所述储能系统向上层agc调度系统反馈降低后的可调节容量，满足

52、。

53、本发明所述的一种基于联合机会评分的并网储能荷电状态恢复系统，包括：

54、数据获取模块，用于获取储能系统的荷电状态soc、电网频率、频率变化率，并接收电力市场信号；

55、恢复的功率上限预测模块，用于将历史预设时段的电网频率差值组成电网历史频率波动统计数据；获取储能系统的一次调频参数，基于电网历史频率波动统计数据、储能系统的一次调频参数，预测一次调频在未来预设时段内调用的最大功率，并结合储能系统的额定功率计算可用于荷电状态恢复的功率上限；

56、联合机会评分构建模块，用于根据荷电状态soc与预设的目标荷电状态计算获得soc偏离方向和soc偏离程度评分；依据电力市场信号与预设的电力市场信号参考值计算获得市场偏离方向和市场偏离程度评分；基于soc偏离方向、soc偏离程度评分、市场偏离方向、市场偏离程度评分构造联合机会评分；

57、判断触发模块，用于将所述联合机会评分与预设的触发阈值比较，当联合机会评分大于预设的触发阈值且所述可用于荷电状态恢复的功率上限大于0时，下发荷电状态恢复功率指令；

58、执行与置零模块，用于在所述荷电状态恢复功率指令执行期间，监测电网频率偏差、频率变化率、储能系统的一次调频响应功率，当满足预设的任一置零条件时，将所述荷电状态恢复功率置零，使所述储能系统恢复至以一次调频响应为唯一目标的运行模式；所述置零条件包括：

59、（a）电网频率偏差超过预设频率应急阈值；

60、（b）频率变化率超过预设频率变化率应急阈值；

61、（c）储能系统的一次调频响应功率不为零。

62、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优势：

63、1、通过将soc恢复时机与电力市场信号联合决策，使储能在soc偏低时优先选择低电价时段或agc向下调节时段充电、在soc偏高时优先选择高电价时段或agc向上调节时段放电。

64、2、通过功率预留计算和应急切换机制，将一次调频功率作为优先级最高的硬约束，确保在任何soc恢复动作发生时pcs均保留足够的容量响应频率事件。

65、3、通过警戒区自适应阈值机制和调度反馈机制，在soc偏离严重时强制恢复并主动向上层调度反馈受限容量，避免soc触及硬上下限被迫退出调频，提升储能资源的全时段可用性。