[发明专利]计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法及系统

权利要求书

1.一种计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、收集目标电力系统的历史负荷数据及包括风电、光伏的新能源电源出力数据时序曲线；时序曲线采样频率不低于一分钟，总时长不小于一年，以体现新能源电源出力的随机性特性；根据历史负荷数据对应的电力系统与目标电力系统之间负荷水平及新能源装机的比例，对历史数据时序曲线进行比例调整；

S2、计算目标电力系统的净负荷时序曲线P_load-P_re，其中P_load表示负荷时序曲线，P_re表示新能源出力时序曲线；利用VMD方法对净负荷时序曲线进行多时间尺度分解得到不同时间尺度的波动分量，并结合蒙特卡洛模拟得到系统调频容量需求和调频速率需求；

S3、考虑调频容量和调频速率约束条件，结合包括系统功率平衡约束、机组运行约束的多维度运行约束条件对电网进行安全运行校核；

S4、基于电网运行薄弱环节，即运行瓶颈场景，进一步得到电化学储能需求量化结论。

2.根据权利要求1所述的计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，其特征在于，步骤S2中，结合蒙特卡洛模拟得到系统调频容量和调频速率需求的具体方式如下：

式中，P_reg表示系统调频容量需求，和分别为负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求，可通过净负荷时序曲线分解得到；ΔP_load和ΔP_re分别为负荷预测偏差和新能源预测偏差导致的调频容量需求；其中调频容量计算方式如下：

采用VMD方法将净负荷时序曲线分解得到不同时间尺度的波动分量，包含高频(P_load-P_re)₁、中高频(P_load-P_re)₂、中频(P_load-P_re)₃和低频(P_load-P_re)₄四种时间尺度的波动分量，其中高频(P_load-P_re)₁的时间尺度3min、中高频(P_load-P_re)₂的时间尺度3min～15min、中频(P_load-P_re)₃的时间尺度15min～4h、低频(P_load-P_re)₄的时间尺度4h；

对于由负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求计算方式为：取净负荷时序曲线的中高频波动分量(P_load-P_re)₂，计算该波动分量在每个15分钟时段内的最大波动幅值，并取所有15分钟时段波动幅值的最大值，作为负荷波动和新能源波动导致的调频容量需求；具体表达式如下：

式中：T表示每个15分钟时段，t表示每个15分钟时段内的时间点；

对于负荷预测偏差和新能源预测偏差导致的调频容量需求，假设负荷预测误差、新能源出力预测偏差服从正态分布，利用蒙特卡洛模拟得到满足调频考核性能指标对应概率水平要求的调频容量需求；其中负荷预测偏差ΔP_load可表示为的正态分布，包括风电、光伏的新能源相比负荷可预测性低，风电、光伏预测偏差分布可表示为和的正态分布，考虑到风电和光伏预测偏差之间存在互补特性，因此两者联合预测偏差ΔP_re分布为则：

式中，σ_to表示风电和光伏联合预测偏差的标准差，σ_l、σ_w、σ_pv分别表示负荷、风电和光伏预测偏差的标准差，ρ表示风电和光伏预测偏差之间的相关系数；

当置信水平为1-α时，由负荷预测偏差和新能源预测导致的系统调频容量需求为：

ΔP_load＝[-Z_α/2σ_l,Z_α/2σ_l],ΔP_re＝[-Z_α/2σ_to,Z_α/2σ_to]

式中，Z_α/2为标准正态分布α/2概率处的分位点。