[发明专利]一种发电机与电网储能系统之间的功率分配协调方法

说明书

本发明涉及运行时发电机和储能系统之间的功率分配和协调方法。针对储能系统用于电力系统二次调频的问题，采用滤波器将AGC功率指令在发电机和储能系统之间进行分配。以最小化发电机和储能系统执行调频任务的日均成本为目标，建立调频容量的优化模型。通过优化滤波参数得到总日均成本最低的最优调频容量，为储能系统容量配置提供最优方案。根据运行时发电机和储能系统各自的调频能力对调频任务进行调整。根据储能系统剩余能量对储能系统的调频任务进行调整的策略，可以将储能系统剩余能量维持在合理区间。储能系统参与AGC能够极大的提高整个系统对AGC功率指令的响应能力，降低发电机的爬坡功率。

技术领域

本发明涉及运行时发电机和储能系统之间的功率分配和协调方法，属于电力系统最优化计算技术领域。

背景技术

电力系统有功功率的不平衡会导致系统频率产生偏移，而频率偏移过大则会对系统的稳定构成威胁。为了将频率控制在允许的变化范围内，需要对电力系统进行频率控制。电力系统的二次调频通过调频器将系统的频率恢复到额定值，同时恢复区域间的交换功率，二次调频也称为自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)。

风力发电、光伏发电等新能源发电的大规模并网，以及电动汽车等随机负荷的接入，增加了电力系统中发电和负荷的随机性和波动性。相应地，为维持有功功率平衡和频率稳定，要求发电机具有更大的调频容量和更快的功率爬坡率。首先，调频容量及频繁的爬坡操作增加了发电机运维的成本；其次参与调频使得发电机不能运行在效率最高的运行点，进而导致发电效率的下降，产生了额外的成本；再者，即便有足够的调频容量，发电机有限的爬坡能力也无法保证能及时的跟上负荷的变化。与发电机不同，储能系统往往具有快速爬坡能力，且能提供两倍于其额定容量的调频容量。与此同时，即便运行在非满负荷状态，储能系统也具有很高的能量转换效率。因此，储能系统非常适合用于电力系统调频。

发明内容

本发明提出了配合发电机完成AGC任务所需要的储能系统容量的优化方法，针对储能系统用于电力系统二次调频的问题，采用滤波器将AGC功率指令在发电机和储能系统之间进行分配。在此基础上以最小化发电机和储能系统执行调频任务的日均成本为目标，建立了调频容量的优化模型，通过优化滤波参数得到总日均成本最低的最优调频容量。同时，本发明提出了运行时发电机和储能系统之间的功率分配和协调方法，根据各自的调频能力对调频任务进行调整。

本发明提出的配合发电机完成AGC任务所需要的储能系统容量的优化方法，包括以下步骤：

(1)调频任务分配

传统的发电机爬坡速度相对较慢，适合执行变化相对较慢的功率指令，而储能系统的输出功率能够快速的变化，因而能够及时的响应变化相对较快的功率指令。因此可以采用滤波器对原始的功率指令进行滤波，发电机执行低频部分的功率指令，储能系统执行高频部分的功率指令。

AGC功率指令通过滤波器之后分离出低频分量和高频分量，分别分配给发电机和储能系统。原始的AGC功率指令序列记为P_AGC，分离出的低频分量和高频分量分别记为三者满足式(1-1)中的关系。

采用一阶低通滤波器，k时刻P_AGC之间的频域关系如式(1-2)，时域关系如式(1-3)，其中T为滤波器时间常数，Δ为功率采样间隔。

令α＝T/(T+Δ)，α∈[0,1]，式(1-3)可表示为式(1-4)。

(2)调频容量计算