[发明专利]一种联合火电机组AGC调频的混合储能系统能量管理方法

说明书

本发明涉及一种联合火电机组进行AGC调频的混合储能系统能量管理方法，针对火电机组响应AGC指令能力弱且随机性强等缺点，以飞轮及锂电池构建混合储能系统，提出一种基于马尔科夫链的随机模型预测控制方法来进行混合储能系统能量管理，包括如下步骤：1)根据火电机组响应AGC指令的历史数据，采用马尔科夫链来对混合储能系统未来的功率需求进行建模。2)通过生成场景树来选择混合储能系统未来功率需求。3)采用随机模型预测控制来得到飞轮及锂电池各自的补偿功率。该方法基于火电机组的历史机组功率响应特性数据，能够提高火电机组性能指标(“两个细则”中的K_P值)，同时可以合理控制飞轮及锂离子电池各自的输出功率，减小飞轮及锂电池的荷电状态SOC波动以及功率波动，延长储能寿命。

技术领域

本发明涉及一种联合火电机组AGC调频的混合储能系统能量管理方法，具体为飞轮储能和锂离子电池储能构建混合储能系统联合火电机组进行AGC调频，属于火电AGC调频技术领域。

背景技术

当今，可再生能源的渗透率逐步增大加剧了系统频率的波动，自动发电控制指令调节更加快速、剧烈。传统调频火电机组调频能力有限，且频繁变功率运行加剧了机组的磨损，影响设备寿命。“火储”联合调频是提高火电机组调频性能的有效方式。混合储能系统功率响应速度快、精确，且不同类型储能介质具有互补性，能够有效减少能量型储能频繁且不规则的充/放电，提高AGC调频性能与经济性。能量管理系统对混合储能系统的调频性能以及储能寿命有直接影响。合理的能量管理策略不仅能够提高调频性能，同时能够延长储能使用寿命，提高储能系统的经济性。

文献“Xie X,Guo Y,Wang B,et al.Improving AGC performance of coal-fueled thermal generators using multi-MW scale BESS:a practical application[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2016,9(3):1769-1777.”提出一种电池储能系统联合火电机组AGC调频的方法，从基本原理、控制策略、技术性能和经济效益等方面研究，并进行现场试验验证。其主要是可行性验证，储能的能量管理策略未进行深入探讨。

国内专利201911083033.6公布了一种飞轮储能联合锂电储能进行火电调频的系统，其包括储能系统以及储能控制策略。该专利对储能系统功率输出时未考虑荷电状态SOC的剩余容量。

总之，上述现有技术采用储能系统对火电机组进行功率补偿时，未考虑储能的剩余电量以及未来的功率需求，造成储能系统频繁的充放电，对储能的寿命影响大，而且电量容易越限，造成储能的利用率降低。从而使得调频性能受到影响。

发明内容

本发明技术解决问题：鉴于储能系统联合火电机组进行AGC调频时，储能系统的输出功率对调频性能以及储能的荷电状态SOC，储能寿命等方面有重要的影响，以飞轮及锂电池构建混合储能系统，克服现有技术的不足，提出一种基于马尔科夫链的随机模型预测控制的方法进行混合储能系统能量管理。该方法在提高火电机组性能指标((即《并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《发电厂并网运行管理实施细则》)中的K_P值)的同时，能够合理控制混合储能系统的输出功率，减小锂电池储能系统的荷电状态SOC波动以及功率波动，从而延长锂电池的寿命。

为达到上述目的，所述方法具体包括以下步骤：

S1、根据某火电机组响应AGC指令的历史数据，采用马尔科夫链来对混合储能系统未来的功率需求进行建模。

S2、采用基于场景树的算法来描述混合储能系统的功率需求在未来有限时域内可能的取值，在每个控制周期采集系统更新的状态，利用更新的状态和功率需求在未来有限时域内可能的取值生成场景树，场景树中每个节点代表预测模型中可能的功率需求值，将应用于步骤S3中的优化问题。