一种规模化储能电站统一调度的控制方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统调度，具体涉及一种规模化储能电站统一调度的控制方法及系统。


背景技术：

2.随着储能技术的发展，大规模储能电站并网，电网中储能容量大幅度提升。储能电站具备同时调控有功、无功的能力，且有功调控方面拥有调控速率快、设备损伤小、无需弃风弃水弃光等优势，无功调控方面拥有布点分散、便于无功就地平衡等优势。储能电站逐渐成为参与电网运行调度控制的主要成员。而随着“碳达峰”、“碳中和”目标的提出，火电电站比重逐步降低和新能源电站比重逐步增加，储能电站在电网运行调度控制中发挥的作用将日益显著。含储能电站的电网运行调度控制将成为新型电力系统的重要一环。
3.储能电站参与电网运行调度控制可以用于暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景，需要对储能电站进行统一调度控制，以协调储能电站有功无功出力，满足各场景应用需求。但目前缺乏针对多场景应用的储能电站功率统一调度控制方法和系统。现有的储能电站应用场景单一，仅用于电网调峰，每天仅工作8小时(两充两放)，每天有16小时处于闲置状态，设备闲置率高，对电网运行作用有限。
4.因此，亟需一种规模化储能电站统一调度控制方法及系统，以实现储能电站参与电网暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景的需求，提高储能技术对电网运行的支撑作用。现有的涉及储能电站功率控制的方法不少，但涉及满足多应用场景需求的有、无功统一控制方法基本没有。如申请号为201110459445.2的中国专利文献公开了用于调频的电池储能电站功率控制方法及其系统，支持储能电站参与电网调频功能，但未涉及参与暂态电压支撑、调峰、调压等其他场景需求；申请号为201310260143.1的中国专利文献公开了电池储能电站无功功率分配与控制方法，优化储能电站内各储能变流器的无功功率分配，但未涉及储能电站参与电网多应用场景的统一调度控制。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种规模化储能电站统一调度的控制方法及系统，本发明旨在充分考虑储能电站多应用场景下的需求，实现储能资源对电网运行控制的最大化利用，本发明实现了对储能电站的统一调度控制，通过分配用于暂态电压支撑、用于调压、用于调频、和用于调峰的功率调节范围，有效协调储能电站有功无功出力，满足了电网对储能电站参与暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景的需求，有效提高电网稳定性，有效提高储能电站利用效率。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
7.一种规模化储能电站统一调度的控制方法，包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站有功出力的步骤：
8.1)确定第i座储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]；
[0009]
2)根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
；
[0010]
3)根据电网实时运行情况和储能电站当前电量，按所确定的用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]和用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
，分别计算第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
；
[0011]
4)将第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
求和产生当前时刻第i座储能电站的有功功率调度控制指令p
i
；
[0012]
5)将有功功率调度控制指令p
i
按预设的有功功率调节频率下发第i座储能电站执行。
[0013]
可选地，步骤1)中确定任意第i座储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]的函数表达式为：
[0014][0015][0016]
上式中，p
im
为第i座储能电站的额定有功功率，q
iz
为任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率，q
im
为第i座储能电站的额定无功功率，s
im
为第i座储能电站的功率变换器pcs总容量。
[0017]
可选地，步骤2)中根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
时，第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
满足的约束条件如下：
[0018][0019]
上式中，e
im
为第i座储能电站电池容量，t
ip
为第i座储能电站预设调频周期。
[0020]
可选地，步骤3)中计算第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
的步骤包括：将储能电站作为优先调控对象参与agc系统控制，根据第i座储能电站当前电量e
i
，基于下式修正用于调频的有功功率调节范围[p
′
ipmin
,p
′
ipmax
]，再按修正后用于调频的有功功率调节范围[p
′
ipmin
,p
′
ipmax
]，通过现有的agc系统计算方法，计算得到第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
；
[0021][0022][0023]
上式中，e
imin
、e
imax
分别为第i座储能电站电池最高电量和最低电量。
[0024]
可选地，步骤3)中计算第i座储能电站当前时刻的用于调峰的有功功率p
if
的步骤包括：将第i座储能电站参与电网调峰，根据日负荷曲线和电池容量e
if
确定第i座储能电站的充放电时段和时长，基于确定的用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]，按照充电时段p
if
＝p
ifmin
、放电时段p
if
＝p
ifmax
计算得到第i座储能电站当前时刻的用于调峰的有功功率p
if
。
[0025]
可选地，还包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站无功出力的步骤：
[0026]
s1)确定任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率q
iz
；
[0027]
s2)基于预留无功功率q
iz
确定第i座用于调压的无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]；
[0028]
s3)基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]确定第i座当前时刻用于调压的无功功率q
iy
；
[0029]
s4)基于用于调压的无功功率q
iy
产生当前时刻第i座无功功率调度控制指令q
i
，并按预设的无功功率调节频率下发第i座储能电站执行；
[0030]
可选地，步骤s2)中确定第i座用于调压的无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]的函数表达式为：
[0031][0032]
q
iymin
＝
‑
q
im
[0033]
上式中，q
iz
为任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率，q
im
为第i座储能电站的额定无功功率，第i座储能电站额定无功功率q
im
的计算函数表达式为：
[0034][0035]
上式中，s
im
为第i座储能电站的功率变换器pcs总容量，p
im
为第i座储能电站的储能电池总功率。
[0036]
可选地，步骤s3)中基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]确定第i座当前时刻用于调压的无功功率q
iy
是指：基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]，通过现有avc系统计算得到第i座储能电站当前时刻用于调压的无功功率q
iy
。
[0037]
此外，本发明还提供一种规模化储能电站统一调度的控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述规模化储能电站统一调度的控制方法的步骤。
[0038]
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述规模化储能电站统一调度的控制方法的计算机程序。
[0039]
和现有技术相比，本发明具有下述优点：
[0040]
本发明方法包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站有功出力的步骤：
1)确定第i座储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]；2)根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
；3)根据电网实时运行情况和储能电站当前电量，按所确定的用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]和用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
，分别计算第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
；4)将第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
求和产生当前时刻第i座储能电站的有功功率调度控制指令p
i
；5)将有功功率调度控制指令p
i
按预设的有功功率调节频率下发第i座储能电站执行。本发明实现了对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站有功出力，满足了电网对储能电站参与暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景的需求，有效提高电网稳定性，有效提高储能电站利用效率。
[0041]
此外，本发明还可以进一步包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站有功出力的步骤：确定任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率；基于预留无功功率确定第i座用于调压的无功功率调节范围；基于无功功率调节范围确定第i座当前时刻用于调压的无功功率；基于用于调压的无功功率产生当前时刻第i座无功功率调度控制指令，并按预设的无功功率调节频率下发第i座储能电站执行，进一步实现了对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站无功出力，满足了电网对储能电站参与暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景的需求，有效提高电网稳定性，有效提高储能电站利用效率。
附图说明
[0042]
图1为本发明实施例方法中有功功率调节部分的基本流程图。
[0043]
图2为本发明实施例方法中无功功率调节部分的基本流程图。
具体实施方式
[0044]
如图1所示，本实施例规模化储能电站统一调度的控制方法包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站有功出力的步骤：
[0045]
1)确定第i座储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]；
[0046]
2)根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
；
[0047]
3)根据电网实时运行情况和储能电站当前电量，按所确定的用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]和用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
，分别计算第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
；
[0048]
4)将第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
和用于调峰的有功功率p
if
求和产生当前时刻第i座储能电站的有功功率调度控制指令p
i
；
[0049]
5)将有功功率调度控制指令p
i
按预设的有功功率调节频率下发第i座储能电站执行。
[0050]
本实施例步骤1)中确定任意第i座储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]的函数表达式为：
[0051][0052][0053]
上式中，p
im
为第i座储能电站的额定有功功率，q
iz
为任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率，q
im
为第i座储能电站的额定无功功率，s
im
为第i座储能电站的功率变换器pcs总容量。
[0054]
本实施例步骤2)中根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
时，第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
满足的约束条件如下：
[0055][0056]
上式中，e
im
为第i座储能电站电池容量，t
ip
为第i座储能电站预设调频周期。需要说明的是，步骤2)中根据有功调节范围[p
imin
,p
imax
]以及电网需求和储能电站电池电量，确定第i座储能电站用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]、电池容量e
ip
和第i座用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
不是固定不变，应根据电网需求进行调整。例如，在电网供需矛盾突出时期，储能电站以调峰为主，用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]、电池容量e
if
分别等于储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]和额定电池容量e
im
。这样可以最大程度缓解电网供需矛盾，减少因为负荷高峰期供电不足导致的限电，或者负荷低谷期水电和风、光等新能源无法消纳导致的弃水、弃风、弃光。其他时间段，储能电站可以调频为主，用于调频的有功功率调节范围[p
ipmin
,p
ipmax
]等于储能电站有功调节范围[p
imin
,p
imax
]。这样可以最大程度减少水、火、风、光等发电机组参与调频的频次和深度，减少机组自身损耗和燃料损耗、水/风/光资源的浪费。或者第i座用于调频和调峰的有功功率调节范围按比例分配，即p
ifmin
/p
ipmin
、p
ifmax
/p
imax
为某一固定值。或者第i座用于调频和调峰的电池容量按比例分配，即e
if
/e
ip
为某一固定值。该固定值根据所在电网的运行情况和第i座的实际情况确定，这样可以灵活兼顾电网调峰和调频需要，提高储能电站的利用效率。
[0057]
本实施例步骤3)中计算第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
的步骤包括：将储能电站作为优先调控对象参与agc系统控制，根据第i座储能电站当前电量e
i
，基于下式修正用于调频的有功功率调节范围[p
′
ipmin
,p
′
ipmax
]，再按修正后用于调频的有功功率调节范围[p
′
ipmin
,p
′
ipmax
]，通过现有的agc系统计算方法，计算得到第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
；
[0058][0059][0060]
上式中，e
imin
、e
imax
分别为第i座储能电站电池最高电量和最低电量。其中，通过现有的agc系统计算方法计算得到第i座储能电站当前时刻的用于调频的有功功率p
ip
时，修正后用于调频的有功功率调节范围[p
′
ipmin
,p
′
ipmax
]起到的用途包括：计算指令时上下限作为不等式约束，参与现有agc计算。需要说明的是，本实施例方法中不涉及现有的agc系统计算方法的改进，现有的agc系统计算方法可根据需要采用各类现有的agc系统计算方法。作为一种可选的实施方式，本实施例中现有的agc系统计算方法具体为申请号为202110189019.5的中国专利文献所记载的含风光水火的多目标agc协调优化方法，但是本实施例并不依赖于该文献所记载的agc系统计算方法。
[0061]
本实施例步骤3)中计算第i座储能电站当前时刻的用于调峰的有功功率p
if
的步骤包括：将第i座储能电站参与电网调峰，根据日负荷曲线和电池容量e
if
确定第i座储能电站的充放电时段和时长，基于确定的用于调峰的有功功率调节范围[p
ifmin
,p
ifmax
]，按照充电时段p
if
＝p
ifmin
、放电时段p
if
＝p
ifmax
计算得到第i座储能电站当前时刻的用于调峰的有功功率p
if
。
[0062]
如图2所示，本实施例方法还包括对储能电站的统一调度控制有效协调储能电站无功出力的步骤：
[0063]
s1)确定任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率q
iz
，i为储能电站编号；
[0064]
s2)基于预留无功功率q
iz
确定第i座用于调压的无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]；
[0065]
s3)基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]确定第i座当前时刻用于调压的无功功率q
iy
；
[0066]
s4)基于用于调压的无功功率q
iy
产生当前时刻第i座无功功率调度控制指令q
i
，并按预设的无功功率调节频率下发第i座储能电站执行。
[0067]
本实施例中，步骤s1)中确定任意第i个储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率q
iz
满足0≤q
iz
≤s
im
，其中s
im
为第i座储能电站的功率变换器pcs总容量。
[0068]
本实施例中，步骤s2)中确定第i座用于调压的无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]的函数表达式为：
[0069][0070]
q
iymin
＝
‑
q
im
[0071]
上式中，q
iz
为任意第i座储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率，q
im
为第i座储能电站的额定无功功率，第i座储能电站额定无功功率q
im
的计算函数表达式为：
[0072][0073]
上式中，s
im
为第i座储能电站的功率变换器pcs总容量，p
im
为第i座储能电站的储
能电池总功率。
[0074]
本实施例中，步骤s3)中基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]确定第i座当前时刻用于调压的无功功率q
iy
是指：基于无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]，通过现有avc系统计算得到第i座储能电站当前时刻用于调压的无功功率q
iy
。其中，通过现有avc系统计算得到第i座储能电站当前时刻用于调压的无功功率q
iy
时，无功功率调节范围[q
iymin
,q
iymax
]起到的用途包括：在计算指令时上下限作为不等式约束，参与现有avc计算。需要说明的是，本实施例方法中不涉及现有的avc系统计算方法的改进，现有的avc系统计算方法可根据需要采用各类现有的avc系统计算方法。作为一种可选的实施方式，本实施例中现有的avc系统计算方法具体为申请号为201711213445.8的中国专利文献所记载的一种基于多目标优化的电网自动电压控制方法，但是本实施例并不依赖于该文献所记载的avc系统计算方法。
[0075]
综上所述，本实施例方法包括根据电网需要，先确定储能电站用于暂态电压支撑的预留无功功率；再根据功率变换器容量和电池容量，依次确定用于调压的无功功率调节范围、用于调频的有功功率调节范围和电池容量、用于调峰的有功功率调节范围和电池容量；最后根据电网实时运行情况和储能电站当前电量，分别计算产生当前时刻第i座储能电站的有功功率调度控制指令和无功功率调度控制指令，下发第i座储能电站执行。本实施例方法实现了对储能电站的统一调度控制，通过分配用于暂态电压支撑、用于调压、用于调频、和用于调峰的功率调节范围，有效协调储能电站有功无功出力，满足了电网对储能电站参与暂态电压支撑、调峰、调频、调压等多种应用场景的需求，有效提高电网稳定性，有效提高储能电站利用效率。
[0076]
此外，本实施例还提供一种规模化储能电站统一调度的控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述规模化储能电站统一调度的控制方法的步骤。
[0077]
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述规模化储能电站统一调度的控制方法的计算机程序。
[0078]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计
算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0079]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。