[发明专利]一种储能参与电力系统快速调频的容量优化配置方法

说明书

本发明公开了一种储能参与电力系统快速调频的容量优化配置方法，考虑电力系统快速调频瓶颈边界场景和含储能电力系统有功‑频率动态特性模型，基于频率跌落阶段和频率恢复时段，分别建立了储能参与电力系统快速调频的功率容量、能量容量优化模型。对于频率跌落阶段，为了防止频率跌落至安全范围以外同时减小储能功率容量需求，建立了储能功率容量优化模型。对于频率恢复阶段，为了防止频率出现二次跌落同时减小储能能量容量需求，建立储能能量容量优化模型。通过求解基于上述优化模型，得到储能参与电力系统快速调频的功率容量和能量容量，从而实现了对储能容量的优化配置。

技术领域

本发明属于电力系统频率控制技术领域，涉及一种储能参与电力系统快速调频的容量优化配置方法。

背景技术

储能系统具有快速响应和灵活爬坡的优势，可应用于电力系统快速调频，提高电力系统频率稳定性。储能容量配置是储能参与电力系统快速调频的关键技术之一，既要满足电力系统快速调频需要，又要减小储能配置成本。功率容量过小会导致在频率跌落时段调频效果达不到预期，而功率容量过大会导致储能配置成本过高；同时，能量容量过小会导致储能无法持续提供快速调频支撑，从而引起系统频率出现二次跌落，而能量容量过大也会导致储能配置成本过高。因此，如何合理配置储能容量，对于储能参与电力系统快速调频具有重要意义。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种储能参与电力系统快速调频的容量优化配置方法。该方法将电力系统快速调频瓶颈边界场景和含储能电力系统有功-频率动态特性模型作为储能容量优化配置的基础，建立了基于频率跌落时段的储能功率容量优化模型，用于确定储能参与电力系统快速调频的功率容量，同时建立了基于频率跌落时段的储能能量容量优化模型，用于确定储能参与电力系统快速调频的能量容量。基于上述优化模型，实现了储能容量的优化配置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种储能参与电力系统快速调频的容量优化配置方法，其特征在于，读取电力系统快速调频瓶颈边界场景，读取电力系统潮流数据与稳定数据文件，建立电力系统有功-频率动态特性模型，接着读取储能运行特性文件，建立含储能电力系统有功-频率动态特性模型；然后建立基于频率跌落阶段的储能功率容量优化模型，通过求解优化模型，得到储能参与电力系统快速调频的功率容量；接着建立基于频率恢复阶段的储能能量容量优化模型，通过求解优化模型，得到储能参与电力系统快速调频的能量容量。

具体步骤如下：

读取电力系统快速调频瓶颈边界场景M，为储能容量优化配置提供场景基础；

读取电力系统潮流数据文件，初始化电力系统运行状态，得到电力系统状态变量x(t)的初始值x(0)；读取电力系统稳定数据文件，建立描述电力系统有功-频率动态特性的微分代数方程组J；

读取储能运行特性文件，获得储能运行过程中其功率、能量约束，并基于上述J，建立描述含储能电力系统有功-频率动态特性的微分代数方程组J₁；

基于上述J₁，建立基于频率跌落阶段的储能功率容量优化模型P₁，防止频率跌落至安全范围以外同时减小储能功率容量需求，在该模型中储能保持以最大功率注入，且不考虑能量约束；

通过求解优化模型P₁，得到储能参与电力系统快速调频的功率容量P_ess；

基于上述J₁，建立基于频率恢复阶段的储能能量容量优化模型P₂，防止频率出现二次跌落同时减小储能能量容量需求；

通过求解优化模型P₂，得到储能参与电力系统快速调频的能量容量E_ess。

所述的描述电力系统有功-频率动态特性的微分代数方程组J，形式如下：