[发明专利]基于光伏接纳可行域的储能控制策略及经济性评价方法

权利要求书

1.一种基于光伏接纳可行域的储能控制策略及经济性评价方法，其特征在于，它包括以下内容：

1)光伏接纳可行域

电力系统是一个功率实时平衡的系统，根据日前负荷预测安排当天电源出力计划，光伏功率P_solar(t)的接入会影响源—网—荷功率的实时平衡，区域电网功率平衡关系如(1)式：

P_load(t)＝P_H(t)+P_solar(t)+P_TH(t) (1)

其中，P_load(t)为全网实时负荷；P_H(t)为水力机组实时出力；P_solar(t)为光伏电站群实时出力；P_TH(t)为火力机组实时出力；

引入光伏接纳可行域的概念，以计算电网接纳光伏功率的最大值，以负荷需求与水电、火电出力和之差表示，如(2)式：

P_lim(t)＝P_load(t)-P_H·min(t)-P_Th·min(t) (2)

式中，P_lim为接纳可行域限值；P_H·min为水力机组最小出力；P_TH·min为火力机组最小出力，接纳可行域区域如(3)式：

P_solararea(t)≤P_lim(t) (3)

2)基于光伏接纳可行域的控制

在负荷低谷、光伏出力高峰时段，利用储能系统吸收超出可行域的光伏电量；在负荷高峰时段且光伏接纳可行域尚有裕度时，储能系统放电，

在负荷低谷时段储能的充电功率P_ess为：

Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Psolar(t)-Plim(t)<PmPm,Psolar(t)-Plim(t)≥Pm0,Psolar(t)-Plim(t)≤0---(4)]]>

在负荷高峰时段，储能系统放电功率P_ess为：

Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Plim(t)-Psolar(t)<Pm-Pm,Plim(t)-Psolar(t)≥Pm0,Plim(t)-Psolar(t)≤0---(5)]]>

储能系统容量配置E_bs(t)为：

Ebs(t)=ηcharge∫0TPess(t)dt---(6)]]>

式中，T为一个调度日内储能系统总充电时间；

3)储能系统的运行的评价

a)储能平抑后光伏电站群的弃光电量

在光伏出力大于调度计划出力时，受储能系统自身的额定功率和额定容量限制，光伏功率波动不能被完全平抑，将导致一部分光伏出力不能上网，这部分电量为“弃光电量”，如(7)-(10)式：

P_non1＝P_solar(t)-P_m(t) (7)

功率限制弃光电量为：

Enon1=∫0TPnon1(t)dt---(8)]]>

容量限制弃光电量为：

Enon2=∫0T(∫t1t2Psolar(t)dt-Em)dt---(9)]]>

总弃光电量为：

E_non＝E_non1+E_non2 (10)

其中，P_non1为储能系统额定功率限制弃光功率；E_non1为储能系统额定功率限制弃光电量；E_non2为储能系统额定容量限制弃光电量；E_non为总弃光电量；

b)储能系统的经济性分析

储能系统的综合收益M为：

M＝C_income-C_invest (11)

其中，M为储能系统的综合收益；C_income为储能系统的总收益；C_invest为储能系统的总投资；

储能系统的投资成本C_invest有功率成本以及容量成本两个部分构成，具体表达式为：

Cp=ρp·Pm·(1+s)n·s(1+s)n-1---(12)]]>

CE=ρE·Em·(1+s)n·s(1+s)n-1---(13)]]>

C_invest＝(C_p+C_E)·(1+r) (14)

其中，C_p为储能系统功率成本；P_m为储能系统额定功率；C_E为储能系统容量成本；E_m为储能系统额定容量；ρ_p为储能系统单位功率成本；ρ_E为储能系统单位容量成本；s为贴现率；n为储能系统运行年限；r为储能系统运行及维护费用与初始投资的比例；

储能系统的收益包括储能的“低储高发”运行收益C_d，提高光伏入网规模的电量收益C_g，以及减少CO₂排放的收益C_e，

C_income＝C_d+C_g+C_e (15)

C_d＝ρ_dE_mη_charge-ρ_cE_m/η_discharge (16)

其中，ρ_d为负荷高峰时的电价；ρ_c为负荷低峰时的电价；η_charge为储能系统的充电效率；η_discharge为储能系统放电效率；

利用储能系统多接纳的光伏电量收益表达式为：

C_g＝ρ_pvE_d(17)

其中，E_d为应用该策略储能系统多接纳的光伏能量；ρ_PV为光伏电站发电入网价格，

Ed=Σi=1365n∫0iTPcharge(t)dt---(18)]]>

其中，i为第i个调度日；n为储能系统的运行年限，

储能系统提高了光伏入网规模，将减少CO₂排放，为此带来的环境收益如(19)式

Ce=ρco2Edηco2---(19)]]>

其中，ρ_CO2为CO₂的交易价格；η_CO2为1MW·h的电量向大气排放的CO₂质量。