一种电力储能系统调控模型的构建方法、设备和介质与流程

1.本发明涉及电力系统运行与控制技术领域，特别是涉及一种电力储能系统调控模型的构建方法、设备和介质。


背景技术：

2.目前，电力储能系统在电力系统领域呈现快速发展的趋势，并已成功应用于电力系统的运行与控制技术领域，包括通过大型电力储能系统为电力系统提供调频辅助服务和旋转备用、基于风－储互补提高电网对风电的消纳能力、以及通过电力储能系统吸纳盈余的光伏出力等。
3.随着风电、光伏等分布式电源接入电网的渗透率越来越高，由于这些分布式电源的出力具有随机性、间歇性以及较大波动性等特点，因此，会给电力系统带来电压波动等电能质量问题，甚至引起电源侧与负荷侧的能量不平衡供应问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提供一种电力储能系统调控模型的构建方法、设备和介质，通过考虑多种因素构建电力储能系统的调控模型，能够建模结果更加准确，可为电力系统优化运行与规划带来准确的基础数据，为含储能系统的电网运行和规划人员提供帮助。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种电力储能系统调控模型的构建方法，包括：
6.s1、获取电力储能系统的建模参数，其中，所述建模参数包括：电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数、放电效率系数和电力储能系统在运行周期中的调节次数限制；
7.s2、根据所述电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限，建立电力储能系统的充放电状态模型；
8.s3、根据电力储能系统的充放电运行状态，建立电力储能系统的充放电功率限制模型；
9.s4、根据所述电力储能系统的储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数和放电效率系数，建立电力储能系统的储能容量模型；
10.s5、根据电力储能系统的充电旋转备用功率和放电旋转备用功率，建立电力储能系统的充电旋转备用功率模型和放电旋转备用功率模型；
11.s6、根据电力储能系统的充电旋转备用容量和放电旋转备用容量，建立电力储能系统的充电旋转备用容量模型和放电旋转备用容量模型；
12.s7、根据电力储能系统的充电状态、放电状态和不充放电状态，建立电力储能系统在运行周期中的调节次数限制模型；
13.s8、根据s1－s7，建立电力储能系统调控模型。
14.进一步地，所述根据所述电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限，建立电力储能系统的充放电状态模型，采用如下计算公式：
[0015][0016]
其中，和分别为第t时段电力储能系统i的充电状态变量和放电状态变量。
[0017]
进一步地，所述根据电力储能系统的充放电运行状态，建立电力储能系统的充放电功率限制模型，采用如下计算公式：
[0018][0019][0020]
其中，和分别为电力储能设备i的充电功率下限和上限；和分别为电力储能设备i的放电功率下限和上限。
[0021]
进一步地，所述根据所述电力储能系统的储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数和放电效率系数，建立电力储能系统的储能容量模型，采用如下计算公式：
[0022][0023][0024]
其中，为第t时段电力储能系统i的储能容量；ζ
iess
为电力储能系统i的自放电系数；为电力储能系统i的充电效率系数；为电力储能系统i的放电效率系数；和分别为电力储能系统i的储能容量下限和上限；δt为两个相邻运行时段之间的时间间隔。
[0025]
进一步地，所述根据电力储能系统的充电旋转备用功率和放电旋转备用功率，建立电力储能系统的充电旋转备用功率模型和放电旋转备用功率模型，包括：
[0026]
s51、建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0027][0028][0029][0030]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率下界和上界；
[0031]
s52、建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0032][0033][0034]
[0035]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率下界和上界。
[0036]
进一步地，所述根据电力储能系统的充电旋转备用容量和放电旋转备用容量，建立电力储能系统的充电旋转备用容量模型和放电旋转备用容量模型，包括：
[0037]
s61、建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0038][0039][0040]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用容量；
[0041]
s62、建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0042][0043][0044]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用容量。
[0045]
进一步地，所述根据电力储能系统的充电状态、放电状态和不充放电状态，建立电力储能系统在运行周期中的调节次数限制模型，采用如下计算公式：
[0046][0047][0048][0049]
其中，为电力储能系统i在运行周期中的调节次数限制，表示相邻运行时段之间电力储能系统调节次数的辅助变量。
[0050]
进一步地，所述根据s1－s7，建立电力储能系统调控模型，采用如下计算公式：
[0051][0052]
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力储能系统调控模型的构建方法。
[0053]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力储能系统调控模型的构建方法。
[0054]
本发明提供的一种电力储能系统调控模型的构建方法、设备和介质与现有技术相比，其有益效果在于：
[0055]
本发明通过分析电力储能系统的特点，考虑多种影响电力储能系统的因素，并构
建电力储能系统的调控模型，能够建模结果更加准确，可为电力系统优化运行与规划带来准确的基础数据，为含储能系统的电网运行和规划人员提供帮助。
附图说明
[0056]
图1是本发明提供的一种电力储能系统调控模型的构建方法的流程示意图。
具体实施方式
[0057]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
[0059]
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0060]
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0061]
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0062]
如图1所示，本发明提供了一种电力储能系统调控模型的构建方法，至少包括步骤s1－s8，具体步骤如下：
[0063]
s1、获取电力储能系统的建模参数，其中，所述建模参数包括：电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限、储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数、放电效率系数和电力储能系统在运行周期中的调节次数限制。
[0064]
具体地，通过电力储能系统，获取电力储能系调控模型的参数。
[0065]
s2、根据所述电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限，建立电力储能系统的充放电状态模型。
[0066]
具体地，所述电力储能系统的充放电状态模型，采用如下计算公式：
[0067][0068]
其中，和分别为第t时段电力储能系统i的充电状态变量和放电状态变量。
[0069]
s3、根据电力储能系统的充放电运行状态，建立电力储能系统的充放电功率限制模型。
[0070]
具体地，所述电力储能系统的充放电功率限制模型，采用如下计算公式：
[0071][0072]
[0073]
其中，和分别为电力储能设备i的充电功率下限和上限；和分别为电力储能设备i的放电功率下限和上限。
[0074]
s4、根据所述电力储能系统的储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数和放电效率系数，建立电力储能系统的储能容量模型。
[0075]
具体地，所述电力储能系统的储能容量模型，采用如下计算公式：
[0076][0077][0078]
其中，为第t时段电力储能系统i的储能容量；ζ
iess
为电力储能系统i的自放电系数；为电力储能系统i的充电效率系数；为电力储能系统i的放电效率系数；和分别为电力储能系统i的储能容量下限和上限；δt为两个相邻运行时段之间的时间间隔。
[0079]
s5、根据电力储能系统的充电旋转备用功率和放电旋转备用功率，建立电力储能系统的充电旋转备用功率模型和放电旋转备用功率模型。
[0080]
具体地，本步骤包括s51－s52，具体步骤如下：
[0081]
s51、建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0082][0083][0084][0085]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率下界和上界；
[0086]
s52、建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0087][0088][0089][0090]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率下界和上界。
[0091]
s6、根据电力储能系统的充电旋转备用容量和放电旋转备用容量，建立电力储能系统的充电旋转备用容量模型和放电旋转备用容量模型。
[0092]
具体地，本步骤包括s61－s62，具体步骤如下：
[0093]
s61、建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0094][0095][0096]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用容量；
[0097]
s62、建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0098][0099][0100]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用容量。
[0101]
s7、根据电力储能系统的充电状态、放电状态和不充放电状态，建立电力储能系统在运行周期中的调节次数限制模型。
[0102]
具体地，通过c、d、e分别表示电力储能系统的充电状态、放电状态和不充放电状态，电力储能系统在第t与t 1运行时段之间的充放电状态可划分为9种类型(cc、cd、ce、dc、dd、de、ec、ed、ee)。设定电力储能系统在第t与t 1运行时段期间进行充电状态与放电状态之间切换时(包括cd和dc两种充放电状态类型)，电力储能系统的调节次数记为2；设定电力储能系统在第t与t 1运行时段期间进行充电状态与不充放电状态或放电状态与不充放电状态之间切换时(包括ce、de、ec和ed四种充放电状态类型)，电力储能系统的调节次数记为1；设定电力储能系统在第t与t 1运行时段期间设备运行状态不变时(包括cc、dd和ee三种充放电状态类型)，电力储能系统的调节次数记为0。
[0103]
需要说明的是，所述电力储能系统在运行周期中的调节次数限制模型，采用如下计算公式：
[0104][0105][0106][0107][0108]
其中，为电力储能系统i在运行周期中的调节次数限制，表示相邻运行时段之间电力储能系统调节次数的辅助变量。
[0109]
s8、根据s1－s7，建立电力储能系统调控模型。
[0110]
具体地，所述电力储能系统调控模型，采用如下计算公式：
[0111][0112]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述电力储能系统的充电功率下限和上限、放电功率下限和上限，建立电力储能系统的充放电状态模型，采用如下计算公式：
[0113][0114]
其中，和分别为第t时段电力储能系统i的充电状态变量和放电状态变量。
[0115]
在本发明的某一个实施例中，所述根据电力储能系统的充放电运行状态，建立电力储能系统的充放电功率限制模型，采用如下计算公式：
[0116]
[0117][0118]
其中，和分别为电力储能设备i的充电功率下限和上限；和分别为电力储能设备i的放电功率下限和上限。
[0119]
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述电力储能系统的储能容量下限和上限、自放电系数、充电效率系数和放电效率系数，建立电力储能系统的储能容量模型，采用如下计算公式：
[0120][0121][0122]
其中，为第t时段电力储能系统i的储能容量；ζ
iess
为电力储能系统i的自放电系数；为电力储能系统i的充电效率系数；为电力储能系统i的放电效率系数；和分别为电力储能系统i的储能容量下限和上限；δt为两个相邻运行时段之间的时间间隔。
[0123]
在本发明的某一个实施例中，所述根据电力储能系统的充电旋转备用功率和放电旋转备用功率，建立电力储能系统的充电旋转备用功率模型和放电旋转备用功率模型，包括：
[0124]
建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0125][0126][0127][0128]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用功率下界和上界；
[0129]
建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用功率模型，具体公式如下：
[0130][0131][0132][0133]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率；和分别为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用功率下界和上界。
[0134]
在本发明的某一个实施例中，所述根据电力储能系统的充电旋转备用容量和放电旋转备用容量，建立电力储能系统的充电旋转备用容量模型和放电旋转备用容量模型，包
括：
[0135]
建立电力储能系统为电网提供的充电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0136][0137][0138]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的充电旋转备用容量；
[0139]
建立电力储能系统为电网提供的放电旋转备用容量模型，具体公式如下：
[0140][0141][0142]
其中，为第t时段电力储能系统i为电网提供的放电旋转备用容量。
[0143]
在本发明的某一个实施例中，所述根据电力储能系统的充电状态、放电状态和不充放电状态，建立电力储能系统在运行周期中的调节次数限制模型，采用如下计算公式：
[0144][0145][0146][0147][0148]
其中，为电力储能系统i在运行周期中的调节次数限制，表示相邻运行时段之间电力储能系统调节次数的辅助变量。
[0149]
在本发明的某一个实施例中，所述根据s1－s7，建立电力储能系统调控模型，采用如下计算公式：
[0150][0151]
本发明提供的一种电力储能系统调控模型的构建方法与现有技术相比，其有益效果在于：
[0152]
本发明通过分析电力储能系统的特点，考虑多种影响电力储能系统的因素，并构建电力储能系统的调控模型，能够建模结果更加准确，可为电力系统优化运行与规划带来准确的基础数据，为含储能系统的电网运行和规划人员提供帮助。
[0153]
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力储能系统调控模型的构建方法。
[0154]
需要说明的是，所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，
还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
[0155]
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)、安全数字(securedigital，sd)卡和闪存卡(flashcard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
[0156]
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
[0157]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力储能系统调控模型的构建方法。
[0158]
需要说明的是，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
[0159]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。