[发明专利]基于光伏接纳可行域的储能控制策略及经济性评价方法

摘要

本发明涉及一种基于光伏接纳可行域的储能控制策略及经济性评价方法，该方法考虑当全网光伏功率波动打破原有供需平衡时，即光伏站群出力波动导致净负荷功率波动超出电力系统有功调节能力范围时，光伏‑电网之间的源网矛盾才需要缓解，避免了储能的过度调控，减少弃光损失，提高储能系统的经济性，获得综合效益最高的最优储能配置容量，为提高光伏入网率提供重要借鉴。

主权项

一种基于光伏接纳可行域的储能控制策略及经济性评价方法，其特征在于，它包括以下内容：1)光伏接纳可行域电力系统是一个功率实时平衡的系统，根据日前负荷预测安排当天电源出力计划，光伏功率Psolar(t)的接入会影响源—网—荷功率的实时平衡，区域电网功率平衡关系如(1)式：Pload(t)＝PH(t)+Psolar(t)+PTH(t)   (1)其中，Pload(t)为全网实时负荷；PH(t)为水力机组实时出力；Psolar(t)为光伏电站群实时出力；PTH(t)为火力机组实时出力；引入光伏接纳可行域的概念，以计算电网接纳光伏功率的最大值，以负荷需求与水电、火电出力和之差表示，如(2)式：Plim(t)＝Pload(t)‑PH·min(t)‑PTh·min(t)   (2)式中，Plim为接纳可行域限值；PH·min为水力机组最小出力；PTH·min为火力机组最小出力，接纳可行域区域如(3)式：Psolararea(t)≤Plim(t)   (3)2)基于光伏接纳可行域的控制在负荷低谷、光伏出力高峰时段，利用储能系统吸收超出可行域的光伏电量；在负荷高峰时段且光伏接纳可行域尚有裕度时，储能系统放电，在负荷低谷时段储能的充电功率Pess为：Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Psolar(t)-Plim(t)<PmPm,Psolar(t)-Plim(t)≥Pm0,Psolar(t)-Plim(t)≤0---(4)]]>在负荷高峰时段，储能系统放电功率Pess为：Pess(t)=Psolar(t)-Plim(t),0<Plim(t)-Psolar(t)<Pm-Pm,Plim(t)-Psolar(t)≥Pm0,Plim(t)-Psolar(t)≤0---(5)]]>储能系统容量配置Ebs(t)为：Ebs(t)=ηcharge∫0TPess(t)dt---(6)]]>式中，T为一个调度日内储能系统总充电时间；3)储能系统的运行的评价a)储能平抑后光伏电站群的弃光电量在光伏出力大于调度计划出力时，受储能系统自身的额定功率和额定容量限制，光伏功率波动不能被完全平抑，将导致一部分光伏出力不能上网，这部分电量为“弃光电量”，如(7)‑(10)式：Pnon1＝Psolar(t)‑Pm(t)   (7)功率限制弃光电量为：Enon1=∫0TPnon1(t)dt---(8)]]>容量限制弃光电量为：Enon2=∫0T(∫t1t2Psolar(t)dt-Em)dt---(9)]]>总弃光电量为：Enon＝Enon1+Enon2   (10)其中，Pnon1为储能系统额定功率限制弃光功率；Enon1为储能系统额定功率限制弃光电量；Enon2为储能系统额定容量限制弃光电量；Enon为总弃光电量；b)储能系统的经济性分析储能系统的综合收益M为：M＝Cincome‑Cinvest   (11)其中，M为储能系统的综合收益；Cincome为储能系统的总收益；Cinvest为储能系统的总投资；储能系统的投资成本Cinvest有功率成本以及容量成本两个部分构成，具体表达式为：Cp=ρp·Pm·(1+s)n·s(1+s)n-1---(12)]]>CE=ρE·Em·(1+s)n·s(1+s)n-1---(13)]]>Cinvest＝(Cp+CE)·(1+r)   (14)其中，Cp为储能系统功率成本；Pm为储能系统额定功率；CE为储能系统容量成本；Em为储能系统额定容量；ρp为储能系统单位功率成本；ρE为储能系统单位容量成本；s为贴现率；n为储能系统运行年限；r为储能系统运行及维护费用与初始投资的比例；储能系统的收益包括储能的“低储高发”运行收益Cd，提高光伏入网规模的电量收益Cg，以及减少CO2排放的收益Ce，Cincome＝Cd+Cg+Ce   (15)Cd＝ρdEmηcharge‑ρcEm/ηdischarge   (16)其中，ρd为负荷高峰时的电价；ρc为负荷低峰时的电价；ηcharge为储能系统的充电效率；ηdischarge为储能系统放电效率；利用储能系统多接纳的光伏电量收益表达式为：Cg＝ρpvEd    (17)其中，Ed为应用该策略储能系统多接纳的光伏能量；ρPV为光伏电站发电入网价格，Ed=Σi=1365n∫0iTPcharge(t)dt---(18)]]>其中，i为第i个调度日；n为储能系统的运行年限，储能系统提高了光伏入网规模，将减少CO2排放，为此带来的环境收益如(19)式Ce=ρco2Edηco2---(19)]]>其中，ρCO2为CO2的交易价格；ηCO2为1MW·h的电量向大气排放的CO2质量。