风储系统出力偏差惩罚费用计算方法及装置与流程

1.本发明涉及电力市场技术领域，特别涉及一种风储系统出力偏差惩罚费用 计算方法及装置。


背景技术：

2.新能源大规模并网已成必然趋势。由于风电等新能源具有间歇性和波动性， 可通过配置储能系统使风电出力变得平滑，缓解系统调节压力，提高安全系数。
3.现有的相关研究内容包括配置储能对风电电能质量的改善效果，储能系统 平滑风电出力的控制策略，风储联合发电系统(以下简称风储系统)的收益评 估模型和容量配比优化方法等。但以上研究未能考虑爬坡速率限制对于联合系 统经济运行评价的影响，通常直接采用根据风速计算出的风电功率，或者采用 跟踪计划出力的模式等。
4.所谓爬坡事件是指：当出现强烈低压系统(或气旋)、低空急流、雷阵雨、 阵风或类似的长期极端气象事件时，会造成风电场一段时间内功率骤增，发生 上爬坡事件；当出现相对气象事件或风机风速较高超过切出风速，部分风机陆 续退出运行时，风电场一段时间内功率骤降，发生下爬坡事件。系统发生爬坡 事件后有功功率出现短时严重不平衡，易造成频率越限，甚至引起切负荷或大 面积停电等事故。根据不同地域和应用场景，对于风电“爬坡事件”具有不同 的定义和控制标准。但各国的风电并网导则均列出了爬坡速率限制。如美国、 加拿大要求1min内功率变化小于额定功率的10％；丹麦要求1min内功率变化 小于额定功率的5％；南非要求1min内功率变化小于50mw等。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种风储系统出力偏差惩罚费用计算方法及装置，可 以解决现有技术中未考虑风储联合发电系统的爬坡速率限制而带来的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.第一方面，本发明提供一种风储系统出力偏差惩罚费用计算方法，包括以 下几个步骤：
8.获取风电机组的风速实测数据序列v(t)；
9.根据风电机组输出功率函数或者风电机组出力特性曲线计算预计出力e(t) ；
10.根据爬坡限制计算风储联合发电系统修正后的出力e
′
(t)；
11.计算储能装置的理论充放电功率r(t)；
12.计算储能装置的实际充放电功率r
′
(t)；
13.计算风储系统出力偏差惩罚费用f(t)。
14.进一步的，根据风电机组输出功率函数计算预计出力e(t)的计算公式为：
[0015][0016]
其中，v
ci
表示切入风速，v
co
表示切出风速，vr表示额定风速，pr表示额定 功率。
[0017]
进一步的，所述修正后的出力e
′
(t)的计算公式为：
[0018][0019]
其中，lim表示系统对于风电机组出力爬坡速率的限制，即t时段与上一时 段t-1相比，风机出力变化的绝对值不能超过lim。
[0020]
进一步的，所述理论充放电功率r(t)的计算公式为：r(t)＝e(t)-e
′
(t)。
[0021]
进一步的，所述实际充放电功率r
′
(t)的计算公式为：
[0022]r′
(t)＝s(t)-s(t-1)，
[0023]
其中s(t)表示t时段的充放电功率，s(t-1)表示t-1时段的充放电功率。
[0024]
进一步的，所述s(t)的计算公式为：
[0025][0026]
式中，c
max
和c
min
分别表示储能装置的容量上限和下限；δ

和δ-分别为储能 装置的充电速率上限和放电速率上限。
[0027]
进一步的，所述风储系统出力偏差惩罚费用f(t)的计算公式为：
[0028][0029]
式中，x

(t)、x-(t)分别为风储系统出力偏差的上抬费用单价、下调费用的 单价。
[0030]
进一步的，所述风速实测数据序列v(t)的每一个数据均为固定时间间隔内 的平均风速。
[0031]
第二方面，本发明提供一种风储系统出力偏差惩罚费用计算装置，包括风 速测量单元、第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元、 第五计算单元和第六计算单元，其中：
[0032]
风速测量单元，用于测量风电机组的实时风速；
[0033]
第一计算单元，用于计算固定时间间隔内的平均风速，并形成风速实测数 据序列；
[0034]
第二计算单元，用于计算预计出力；
[0035]
第三计算单元，用于计算风储系统修正后的出力；
[0036]
第四计算单元，用于计算储能装置的理论充放电功率；
[0037]
第五计算单元，用于计算储能装置的实际充放电功率；
[0038]
第六计算单元，用于计算风储系统出力偏差惩罚费用。
[0039]
进一步的，所述第二计算单元包括第一计算模块和第二计算模块，其中第 一计算模块用于根据风电机组输出功率函数计算预计出力，第二计算单元用于 根据风电机组出力特性曲线计算预计出力。
[0040]
本发明的风储系统出力偏差惩罚费用计算方法及装置，以保障电网安全运 行为前提，在考虑风储联合发电系统的爬坡速率限制的基础上评价风储联合发 电系统的经济效益。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本发明的储系统出力偏差惩罚费用计算方法的流程图；
[0043]
图2为本发明的风电机组出力特性曲线图。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0045]
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本 说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实 施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另 外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不 同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的 是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本 公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0046]
本发明的风储系统出力偏差惩罚费用计算方法，包括以下几个步骤：
[0047]
步骤s1、获取风电机组的风速实测数据序列v(t)。
[0048]
该序列的每一个数据均为固定时间间隔(比如1小时)内的平均风速。
[0049]
步骤s2、根据风电机组输出功率函数或者风电机组出力特性曲线计算预计 出力e(t)。
[0050]
进一步的，根据风电机组输出功率函数计算预计出力e(t)的计算公式为：
[0051][0052]
(1)式中，v
ci
表示切入风速，v
co
表示切出风速，vr表示额定风速，pr表 示额定功率。
[0053]
进一步的，根据风电机组出力特性曲线如图2所示。
[0054]
步骤s3、根据爬坡限制计算风储联合发电系统修正后的出力e
′
(t)。
[0055][0056]
其中，lim表示系统对于风电机组出力爬坡速率的限制。即t时段与上一时 段t-1相比，风机出力变化的绝对值不能超过lim。lim和初始条件e
′
(0)需要人 为设置。
[0057]
步骤s4、计算储能装置的理论充放电功率r(t)。
[0058]
r(t)＝e(t)-e
′
(t)，表示储能装置的理论充放电功率。
[0059]
当预计出力e(t)大于限制出力e
′
(t)，多余的电力需要储存到储能装置中(充 电)，此时r(t)＞0；当预计出力e(t)小于限制出力e
′
(t)，功率缺额需要由储能装 置补充(放电)，此时r(t)＜0；当二者相等，表示储能装置不需要充电或放 电，此时r(t)＝0。
[0060]
储能装置的实际充放电功率需要额外考虑一些限制。
[0061]
步骤s5、计算储能装置的实际充放电功率r
′
(t)。
[0062][0063]
式中，s(t)表示t时段的充放电功率，s(t-1)表示t-1时段的充放电功 率，c
max
和c
min
分别为储能装置的容量上限和下限；δ

和δ-分别为储能装置的充 电速率上限和放电速率上限。初始条件s(0)需要人为设置。
[0064]
据此，计算储能装置的实际充放电功率r
′
(t)＝s(t)-s(t-1)。
[0065]
步骤s6、计算风储系统出力偏差惩罚费用f(t)。
[0066][0067]
式中，x

(t)、x-(t)分别为风储系统出力偏差的上抬费用单价、下调费用的 单价。在新型电力系统市场化交易环境下，可取相应时段的市场价格。
[0068]
可见，费用与风速v(t)，风机出力特性，风机爬坡速率限制lim，风储系统 初始出力e
′
(0)，储能装置容量上下限c
max
和c
min
，储能装置初始状态s(0)，风储 系统出力偏差的上抬、下调费用x

(t)、x-(t)等参数有关。
[0069]
本发明的风储系统出力偏差惩罚费用计算装置，包括风速测量单元、第一 计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元、第五计算单元和第 六计算单元，其中：
[0070]
风速测量单元，用于测量风电机组的实时风速。
[0071]
第一计算单元，用于计算固定时间间隔内的平均风速，并形成风速实测数 据序列。
[0072]
第二计算单元，用于计算预计出力。
[0073]
进一步的，第二计算单元包括第一计算模块和第二计算模块，其中第一计 算模块用于根据风电机组输出功率函数计算预计出力，第二计算单元用于根据 风电机组出力特性曲线计算预计出力。
[0074]
第三计算单元，用于计算风储系统修正后的出力。
[0075]
第四计算单元，用于计算储能装置的理论充放电功率。
[0076]
第五计算单元，用于计算储能装置的实际充放电功率。
[0077]
第六计算单元，用于计算风储系统出力偏差惩罚费用。
[0078]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以 根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0079]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。
[0080]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或 使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术 的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或 部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质 中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或 者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的 存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随 机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储 程序代码的介质。
[0081]
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。