[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

说明书

本发明涉及一种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。采用新能源电源出力数据以及负荷数据作为输入，考虑新能源的波动性和随机性，通过变分模态分解和蒙特卡洛模拟得到电力系统调频容量和调频速率需求，通过多维度电网运行约束进行电网安全运行校核，判断电力系统是否存在调节能力缺口，并对比配置电化学储能、常规电源等不同调节电源的经济性，从而得到电力系统对电化学储能精确需求。本发明解决了电化学储能配置容量的量化测算难题，避免了电力系统调节资源配置不足或过度配置，可有效提升电网建设的安全性、经济性。

技术领域

本发明属于电力系统储能规划技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

能源电力低碳可持续发展的目标将推动风电、光伏等新能源发电装机快速增加，也将进一步加剧电网对灵活调节资源需求。由于电化学储能具有响应速度快、调节精度高、应用灵活等优点，是提升传统电网灵活性和可靠性的重要手段，含高比例新能源电网的电化学储能需求量化分析已成为研究热点。

同时，随着国家层面及各省市储能利好政策推动下，电力系统储能市场规模持续扩大，近年来以锂电池为代表的电化学储能技术因其配置灵活、响应速度快、商业化应用范围广等优势，电化学储能在储能技术中的占比也逐步增长，截止2020年底，我国电化学储能累计装机规模达到3269.2MW，其中锂离子电池占比达到88.8％，随着“双碳”目标的提出，电化学储能将迎来规模化发展阶段。

电化学储能作为一种具有快速响应能力的电力系统调节资源，是高比例新能源电力系统频率支撑的重要手段。但是，如何量化分析电力系统调频对电化学储能的实际需求，目前尚缺乏科学完善的方法，尤其是大规模随机性新能源并网后，电力系统调节资源需求测算将更加复杂。同时，电化学储能成本高昂，不合理的储能容量配置将造成巨大的社会资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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，针对风电、光伏等新能源的波动特性，提出电力系统调频速率与容量约束计算方法，并在此基础上计算电力系统对电化学储能的容量需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种计及调频速率与容量的电力系统储能需求量化方法，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。

在本发明一实施例中，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：