[发明专利]一种能源基地储能系统及其工作方法

权利要求书

1.一种能源基地储能系统的工作方法，其特征在于，所述能源基地储能系统包括光伏发电系统(1)、风力发电系统(2)、火力发电系统(3)、水力发电系统(4)、储能系统(5)、热用户(6)、电网(7)及控制系统(8)，其中，风力发电系统(2)、火力发电系统(3)、水力发电系统(4)及储能系统(5)均通过外送线路与电网(7)相连接，储能系统(5)与热用户(6)相连接，控制系统(8)与光伏发电系统(1)、水力发电系统(4)、火力发电系统(3)、风力发电系统(2)及储能系统(5)相连接；

所述储能系统(5)包括能量型储能系统(501)及功率型储能系统(502)，其中，能量型储能系统(501)包括储电系统(5011)及储热系统(5012)，其中，储热系统(5012)、储电系统(5011)及功率型储能系统(502)与外送线路相连接，储热系统(5012)与热用户(6)相连接，功率型储能系统(502)的控制端、储热系统(5012)的控制端及储电系统(5011)的控制端均与控制系统(8)相连接；

包括以下步骤：

1)预测风力资源及光伏资源，再根据预测的风力资源、光伏资源、光伏发电系统(1)的运行特性及风力发电系统(2)的运行特性动态预测未来各时间段内风力发电系统(2)的出力及光伏发电系统(1)的出力，同时获取电网(7)在未来各时间段内的负荷曲线；

2)当风力发电系统(2)的出力与光伏发电系统(1)的出力之和小于电网(7)所需的电力调度负荷时，确定当前火力发电系统(3)及水力发电系统(4)的调节负荷，然后根据当前火力发电系统(3)及水力发电系统(4)的调节负荷、电网(7)所需的电力调度负荷以及其对应的调节时间常数和该时间常数段内的调节差值变化曲线，确定储能调节功率，储能系统(5)根据储能调节功率将电能反馈到外送线路上；

当风力发电系统(2)的出力与光伏发电系统(1)的出力之和大于等于电网(7)所需的电力调度负荷时，则计算富裕电能的平均概率密度，以平均概率密度作为能量型储能系统(501)的功率，将超出平均概率密度的功率以及平均概率密度以下的功率作为功率型储能系统(502)的功率；

具体包括以下步骤：

1)表征能源基地中各电源不同时间尺度的出力特性

11)风电出力取决于风速，根据历史数据，通过模拟方法，计算典型年不同时间尺度出力特性，确定风力发电系统(2)出力的最大值和最小值及其出现时间段；

P_wind＝P_wind(t) t∈(t₀,t_pre)

其中，P_wind为从当前时间t₀开始，到未来预测时间点t_pre内风力发电系统(2)的风电发电功率变化；

12)光伏出力取决于辐照情况，通过模拟方法，计算出典型年不同时间尺度出力特性，确定光伏发电系统(1)出力的最大值、最小值及其出现时间段；

P_pv＝P_pv(t) t∈(t₀,t_pre)

其中，P_pv为从当前时间t₀开始，到未来预测时间点t_pre内光伏发电系统(1)的光伏发电功率变化；

13)根据历史数据，确定火力发电系统(3)的负荷调节范围，再确定该调节范围内不同负荷下，以不同负荷为调节目标，计算调节时间常数、调节时间常数时间段内火电负荷与调度差值随时间变化的曲线及其功率变化范围；

T_power＝T_power(l_power1,l_power2) l_power1,l_power2∈(L_power1,L_power2)

其中，调节时间常数为从一个负荷调节到另一个负荷所需的最短时间，T_power为火力发电系统(3)在两个负荷下的调节时间常数，l_power1和l_power2为火力发电系统(3)的调节负荷，L_power1和L_power2为火力发电系统(3)调节范围的下限和上限；

T_water＝T_water(l_water1,l_water2) l_water1,l_water2∈(L_water1,L_water2)

其中，T_water为水力发电系统(4)在两个负荷下的调节时间常数，l_water1和l_water2为水力发电系统(4)的调节负荷，L_water1和L_water2为水力发电系统(4)调节范围的下限和上限；

P_power＝P_power(t) t∈(t₀,T_power)

其中，P_power为从当前时间t₀开始，到未来调节时间常数时间点T_power内火力发电系统(3)的火电功率变化；

P_water＝P_water(t) t∈(t₀,T_water)

其中，P_water为从当前时间t₀开始，到未来调节时间常数时间点T_water内水力发电系统(4)的水电功率变化；

2)获取未来预测时间t_pre内需要调节的出力特性

当风力发电系统(2)及光伏发电系统(1)的出力之和小于电网的电力调度负荷时，则根据需要调节的出力特性确定各时刻火力发电系统(3)及水力发电系统(4)的调节时间常数及调节时间常数时间段内火力发电负荷及水力发电负荷之和与所需调度负荷的差值，并根据该差值确定储能系统(5)的需要调节功率P_es；

P_es＝P_grid-P_wind-P_pv-P_power-P_water(P_gridP_wind+P_pv)

其中，P_grid为电网(7)所需的电力调度功率；

其中，P_es-energy为能量型储能系统(501)的储能功率；

当风力发电系统(2)的出力及光伏发电系统(1)的出力之和大于等于电网(7)的电力调度负荷，则确定未来时间t_pre内的富裕电能，分析富裕电能变化曲线，对富裕电能按时间积分，得富裕电能的平均概率密度，以该平均概率密度作为能量型储能系统(501)的功率，将超出平均概率密度的功率及平均概率密度以下的功率作为功率型储能系统(502)的功率，得储能系统(5)需要调节的理论功率P_{es-theoretical}；

P_{es-theoretical}＝P_wind+P_pv-P_grid+P_power-base+P_water-base

其中，P_power-base和P_water-base分别为火力发电系统(3)及水力发电系统(4)的基础负荷；

能量型储能系统(501)需要调节的功率P_es-energy为：

P_es-energy＝P_{es-theoretical}/(t_pre-t₀)(P_grid≤ P_wind+P_pv)

功率型储能系统(502)需要调节的功率P_es-power为：

2.根据权利要求1所述的能源基地储能系统的工作方法，其特征在于，功率型储能系统(502)为直流储能系统。