一种大规模分布式储能省地协同控制方法与流程

1.本发明涉及一种大规模分布式储能省地协同控制方法，属于电力系统技术领域。


背景技术：

2.随着我国“双碳”目标的提出，以新能源为主体的新型电力系统将加快构建。新能源装机规模的不断增大，使得电力系统面临新能源消纳、调峰调频、断面越限等诸多挑战。储能作为一种灵活的可调节资源参与电网调度，是解决大规模新能源并网难题的有效途径之一。
3.随着储能技术的不断进步和成本降低，大规模的储能配置将是发展的必然趋势。相较于集中储能，分布式储能布局更加灵活，减少了集中储能电站的投资压力，能够从多个点实现功率和能量的支撑。但分布式储能存在数量多和容量小的特点，若不进行合理管控任其自发自用，可能会给电网电压、频率等带来反作用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大规模分布式储能省地协同控制方法，充分整合省/地调侧分布式储能资源，解决电网调峰、调频、内部断面过载等问题。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
6.本发明提供了一种大规模分布式储能省地协同控制方法，包括：
7.通过广域信息交互技术进行省/地调度主站agc的数据交互；
8.依托省/地调度主站agc进行储能控制建模；
9.将省/地调储能聚合成一个等效集中储能；
10.采用soc均衡的分配策略对各省/地调储能进行功率分配。
11.优选的，所述通过广域信息交互技术进行省/地调度主站agc的数据交互包括：采用调度数据网建立tcp连接，通过预设信息规约，利用省/地系统平台通过广域订阅、发布机制和消息传输技术，实现省/地调度主站agc的数据交互。
12.优选的，所述依托省/地调度主站agc进行储能控制建模包括：建立省/地两级储能agc控制架构：
13.省调侧：在省调agc主控制区之外建立一个储能控制区，所述储能控制区用于实施对省调储能直接控制和各个地调储能的间接控制；在所述储能控制区中建立对应各个地调储能虚拟机组，每个地调储能对应一个储能虚拟机组；
14.地调侧：在地调agc中建立一个储能控制区，所述储能控制区用于实施储能功率控制；地调agc通过累加各个储能站的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围形成地调储能控制区总体的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围并上送省调agc，作为省调agc对应地调储能虚拟机组的控制参数。
15.优选的，所述采用soc均衡的分配策略对各省/地调储能进行功率分配包括：
16.基于调度中心下发的储能总调节功率确定等效集中储能的总调节功率；
17.在省调侧，基于等效集中储能的总调节功率获取省调直属储能和地调虚拟储能的功率分配；
18.基于地调虚拟储能的功率分配确定地调储能的总调节功率；
19.在地调侧，基于地调储能的总调节功率获取地调储能下属储能站的功率分配。
20.优选的，所述省调直属储能、地调虚拟储能以及地调储能下属储能站在不同soc区间的最大充/放电功率满足：
21.若soc∈(0,soc
min
)，则允许充电、不允许放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为0；
22.若soc∈(soc
min
,soc
low
)，则允许充电、限功率放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为p
low
；
23.若soc∈(soc
low
,soc
high
)，则允许充电、允许放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为p
rate
；
24.若soc∈(soc
high
,soc
max
)，则限功率充电、允许放电，最大充电功率为p
high
，最大放电功率为p
rate
；
25.若soc∈(soc
max
,1)，则不允许充电、允许放电，最大充电功率为0，最大放电功率为p
rate
；
26.其中，soc
min
、,soc
max
、soc
low
、soc
high
分别为预设的储能充放电特性区间界限，p
rate
为储能额定充放电功率，
[0027][0028][0029]
其中，a1、a2分别为(soc
low-soc
min
)、(soc
max-soc
high
)的20-50倍。
[0030]
优选的，所述等效集中储能的总调节功率pe为：
[0031][0032]
其中，为调度中心下发的储能总调节功率，为等效集中储能的最大充/放电功率，
[0033][0034]
其中，和分别为第i个省调直属储能和第j个地调虚拟储能的最大充/放电功率，hi和hj分别为第i个省调直属储能和第j个地调虚拟储能是否参与调度，hi,hj∈[0,1]，i和j分别为储能控制区内受控省调直属储能和地调虚拟储能的数量。
[0035]
优选的，所述基于等效集中储能的总调节功率获取省调直属储能和地调虚拟储能的功率分配包括：
[0036]
将省调直属储能和地调虚拟储能均作为省调储能，则省调储能的功率分配满足：
[0037][0038]
其中，p
em
为第m个省调储能的分配功率，m为储能控制区内受控省调直属储能和地调虚拟储能的数量之和，pe为调度中心下发的储能总调节功率；
[0039]
基于soc均衡的分配策略引入功率分配系数，则省调储能的功率分配满足：
[0040][0041]
其中，λm为第m个省调储能的分配功率系数且λm》0；分配功率系数λm满足：
[0042][0043]
其中，p
rate.m
为第m个省调储能的额定功率，p
ave
为省调储能的额定功率平均值，socm为第m个省调储能的荷电状态，soc
ave
为省调储能的荷电状态平均值，socm∈[0,1]；
[0044]
判断获取的省调储能的分配功率p
em
是否超出最大充/放电功率，若是，若是，则令p
em
＝p
rate.m
。
[0045]
优选的，所述地调储能的总调节功率p
ej
为：
[0046][0047]
其中，为地调虚拟储能的功率分配，为等效集中储能的最大充/放电功率，
[0048][0049]
其中，为第j个地调储能下属第k个储能站的最大充/放电功率，hk为第j个地调储能下属第k个储能站是否参与调度，hk∈[0,1]，k为第j个地调储能下属储能站的数量。
[0050]
优选的，所述基于地调储能的总调节功率获取地调储能下属储能站的功率分配包括：
[0051]
地调储能的功率分配满足：
[0052][0053]
其中，p
ejk
为第j个地调储能下属第k个储能站的分配功率，k为第j个地调储能下属储能站的数量，p
ej
为第j个地调储能下属储能站的功率分配值；
[0054]
基于soc均衡的分配策略引入功率分配系数，则省调储能的功率分配满足：
[0055][0056]
其中，λ
jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的功率分配系数且λ
jk
》0；功率分配系数λ
jk
满足：
[0057][0058]
其中，p
rate.jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的额定功率，p
avej
为第j个地调储能的额定功率平均值，soc
jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的荷电状态，soc
avej
为第j个地调储能下属第k个储能站的荷电状态平均值，soc
jk
∈[0,1]；
[0059]
判断获取的地调储能的分配功率p
ejk
是否超出最大充/放电功率，若是，则令p
ejk
＝p
rate.jk
。
[0060]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0061]
本发明提供了一种大规模分布式储能省地协同控制方法，以现有智能电网调控系统为基础，依托省/地调度主站agc实现储能控制建模，通过广域信息交互技术实现省地间储能指令信息的快速传递，在agc主控制区之外建立储能控制区，将省/地调储能聚合成一个等效集中储能以解决区域电网调峰、调频、内部断面过载等问题，并结合soc均衡的储能功率分配策略，以快速缩小省/地调侧储能间soc差异，从而解决区域电网调峰、调频、内部断面过载等问题。
附图说明
[0062]
图1是本发明实施例提供的一种大规模分布式储能省地协同控制方法流程图；
[0063]
图2是本发明实施例提供的广域信息交互技术的总体框架示意图；
[0064]
图3是本发明实施例提供的省/地调度主站agc的交互框架示意图；
[0065]
图4是本发明实施例提供的采用soc均衡的分配策略对各省/地调储能进行功率分配的流程图；
[0066]
图5是本发明实施例提供的储能充/放电功率的约束曲线。
具体实施方式
[0067]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0068]
实施例一：
[0069]
如图1所示，本发明实施例提供了一种大规模分布式储能省地协同控制方法，包括：
[0070]
1、通过广域信息交互技术进行省/地调度主站agc的数据交互；
[0071]
如图2所示，通过广域信息交互技术进行省/地调度主站agc的数据交互具体为：采用调度数据网建立tcp连接，通过传统信息规约，利用省地现有系统平台的总线服务、通信服务、模型数据等基础服务，通过广域订阅/发布机制和消息传输技术，实现省级、地级自动发电控制(agc)应用中储能模型的实时数据和调度指令的快速传递。
[0072]
2、依托省/地调度主站agc进行储能控制建模；
[0073]
如图3所示，依托省/地调度主站agc进行储能控制建模包括：建立省/地两级储能agc控制架构：
[0074]
省调侧：在省调agc主控制区之外建立一个储能控制区，储能控制区用于实施对省调储能直接控制和各个地调储能的间接控制；在储能控制区中建立对应各个地调储能虚拟机组，每个地调储能对应一个储能虚拟机组；
[0075]
地调侧：在地调agc中建立一个储能控制区，储能控制区用于实施储能功率控制；地调agc通过累加各个储能站的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围形成地调储能控制区总体的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围并上送省调agc，作为省调agc对应地调储能虚拟机组的控制参数。
[0076]
3、将省/地调储能聚合成一个等效集中储能。
[0077]
4、采用soc均衡的分配策略对各省/地调储能进行功率分配。
[0078]
如图4所示，采用soc均衡的分配策略对各省/地调储能进行功率分配包括：
[0079]
4.1、基于调度中心下发的储能总调节功率确定等效集中储能的总调节功率；等效集中储能的总调节功率pe为：
[0080][0081]
其中，为调度中心下发的储能总调节功率，为等效集中储能的最大充/放电功率，
[0082][0083]
其中，和分别为第i个省调直属储能和第j个地调虚拟储能的最大充/放电功率，hi和hj分别为第i个省调直属储能和第j个地调虚拟储能是否参与调度，hi,hj∈
[0,1]，i和j分别为储能控制区内受控省调直属储能和地调虚拟储能的数量。
[0084]
4.2、在省调侧，基于等效集中储能的总调节功率获取省调直属储能和地调虚拟储能的功率分配；
[0085]
基于等效集中储能的总调节功率获取省调直属储能和地调虚拟储能的功率分配包括：
[0086]
将省调直属储能和地调虚拟储能均作为省调储能，则省调储能的功率分配满足：
[0087][0088]
其中，p
em
为第m个省调储能的分配功率，m为储能控制区内受控省调直属储能和地调虚拟储能的数量之和，pe为调度中心下发的储能总调节功率；
[0089]
基于soc均衡的分配策略引入功率分配系数，则省调储能的功率分配满足：
[0090][0091]
其中，λm为第m个省调储能的分配功率系数且λm》0；分配功率系数λm满足：
[0092][0093]
其中，p
rate.m
为第m个省调储能的额定功率，p
ave
为省调储能的额定功率平均值，socm为第m个省调储能的荷电状态，soc
ave
为省调储能的荷电状态平均值，socm∈[0,1]；
[0094]
判断获取的省调储能的分配功率p
em
是否超出最大充/放电功率，若是，若是，则令p
em
＝p
rate.m
。
[0095]
4.3、基于地调虚拟储能的功率分配确定地调储能的总调节功率；
[0096]
地调储能的总调节功率p
ej
为：
[0097][0098]
其中，为地调虚拟储能的功率分配，为等效集中储能的最大充/放电功率，
[0099]
[0100]
其中，为第j个地调储能下属第k个储能站的最大充/放电功率，hk为第j个地调储能下属第k个储能站是否参与调度，hk∈[0,1]，k为第j个地调储能下属储能站的数量。
[0101]
4.4、在地调侧，基于地调储能的总调节功率获取地调储能下属储能站的功率分配。
[0102]
基于地调储能的总调节功率获取地调储能下属储能站的功率分配包括：
[0103]
地调储能的功率分配满足：
[0104][0105]
其中，p
ejk
为第j个地调储能下属第k个储能站的分配功率，k为第j个地调储能下属储能站的数量，p
ej
为第j个地调储能下属储能站的功率分配值；
[0106]
基于soc均衡的分配策略引入功率分配系数，则省调储能的功率分配满足：
[0107][0108]
其中，λ
jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的功率分配系数且λ
jk
》0；功率分配系数λ
jk
满足：
[0109][0110]
其中，p
rate.jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的额定功率，p
avej
为第j个地调储能的额定功率平均值，soc
jk
为第j个地调储能下属第k个储能站的荷电状态，soc
avej
为第j个地调储能下属第k个储能站的荷电状态平均值，soc
jk
∈[0,1]；
[0111]
判断获取的地调储能的分配功率p
ejk
是否超出最大充/放电功率，若是，则令p
ejk
＝p
rate.jk
。
[0112]
为了使soc较低的储能多充少放，soc较高的储能少充多放，在soc限值分类基础上，引入sigmoid函数对处于[soc
min
,soc
low
]和[soc
high
,soc
max
]的储能最大充放电功率进行平滑约束，如图5所示(纵坐标为充放电功率标幺值)。
[0113]
省调直属储能、地调虚拟储能以及地调储能下属储能站在不同soc区间的最大充/放电功率如表1所示；
[0114]
表1：
[0115]
soc范围运行状态最大充电功率最大放电功率
(0,soc
min
)允许充电、不允许放电p
rate
0(soc
min
,soc
low
)允许充电、限功率放电p
rate
p
low
(soc
low
,soc
high
)允许充电、允许放电p
rate
p
rate
(soc
high
,soc
max
)限功率充电、允许放电p
high
p
rate
(soc
max
,1)不允许充电、允许放电0p
rate
[0116]
省调直属储能、地调虚拟储能在不同soc区间的最大充/放电功率满足：
[0117]
若soc∈(0,soc
min
)，则允许充电、不允许放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为0；
[0118]
若soc∈(soc
min
,soc
low
)，则允许充电、限功率放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为p
low
；
[0119]
若soc∈(soc
low
,soc
high
)，则允许充电、允许放电，最大充电功率为p
rate
，最大放电功率为p
rate
；
[0120]
若soc∈(soc
high
,soc
max
)，则限功率充电、允许放电，最大充电功率为p
high
，最大放电功率为p
rate
；
[0121]
若soc∈(soc
max
,1)，则不允许充电、允许放电，最大充电功率为0，最大放电功率为p
rate
；
[0122]
其中，soc
min
、,soc
max
、soc
low
、soc
high
分别为预设的储能充放电特性区间界限，p
rate
为储能额定充放电功率，
[0123][0124][0125][0126][0127]
其中，a1、a2分别为(soc
low-soc
min
)、(soc
max-soc
high
)的20-50倍，a1、a2决定了功率约束的平滑程度。
[0128]
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用存储介质(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。
[0129]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。