[发明专利]一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法

摘要

本发明是一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，其特点是，该方法通过建立的储能系统应对高风电渗透率电力系统调频需求的评价指标，采用层次分析法选取储能系统参与调频比例系数KP，综合考虑储能系统方、电网方等利益因素，研究建立不同类型储能电站参与电力系统调频辅助服务定价机制，提高既有电网的风电接纳能力及系统运行安全性。具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。 1

主权项

1.一种储能系统应对高风电渗透率系统调频需求效用评估方法，其特征是，它包括以下步骤：1)储能系统参与调频比例系数KP的选取储能系统参与调频比例系数KP的选取采用层次分析法结构模型，层次分析法结构模型分为三层，最上层为目标层，最下层为方案层，中间是准则层或指标层，选择最优Kp为最上层目标层，频率改善效果、储能系统配置容量、最大充放电功率、以及储能系统动作时间为中间层准则层，可供选择的Kp为最下层方案层；设某层有n个因素，要比较对上一层某一准则或目标的影响程度，确定在该层中相对于某一准则所占的比重，即把n个因素对上层某一目标的影响程度排序，上述比较是两两因素之间进行的比较，比较时取1～9尺度，用aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果，则矩阵A称为成对比较矩阵；在成对比较矩阵A中，若a_ik*a_kj＝a_ij，则A称为一致阵，若成对比较矩阵是一致阵，则取对应于最大特征根n的归一化特征向量{w₁,w₂,…w_n}，且w_i表示下层第i个因素对上层某因素影响程度的权值；若成对比较矩阵不是一致阵，用其最大特征根λ对应的归一化特征向量作为权向量w，则Aw＝λw,w＝{w1,w2,…wn}，用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上层某因素影响程度的权向量，其不一致程度越大，引起的判断误差越大，因而用λ‑n数值的大小来衡量A的不一致程度，定义一致性指标CI来衡量其不一致程度：其中n为A的对角线元素之和，也为A的特征根之和，λ为A的最大特征根；随机构造500个成对比较矩阵A1,A2,…A500，则得一致性指标CI1，CI2…CI500，定义随机一致性指标RI：当一致性比率时，认为A的不一致程度在容许范围之内，用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵，对A加以调整；确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序，从最高层到最底层逐层进行排序，A层m个因素A1,A2,…Am，对总目标Z的排序为a1,a2,…am，B层n个因素对上层A中因素为Aj的层次单排序为b1j,b2j,…,bnj(j＝1,2,…,m)；B层的层次总排序为第i个因素对总目标的权值设B层B₁,B₂,…B_m对上层，即A层中因素A_j(j＝1,2,…,m)的层次单排序一致性指标为CI_j，随机一致性指标RI_j，则层次总排序的一致性比率：当CR<0.1时，认为层次总排序通过一致性检验，到此，根据最下层的层次总排序做出最后决策；2)考虑电力系统及储能系统整体利益的数学模型利用储能系统应对电力系统调频需求会给储能系统带来两方面的电量效益，一方面储能系统本身通过存储应对调频需求过程中因等效负荷波动引起频率越限威胁电网安全运行极限部分带来的储能效益，另一方面储能系统参与电力系统调频辅助服务提高了电力系统安全运行，应该得到一定的辅助调频服务收益；储能系统应对电力系统调频需求的充电电量EESS计算如下：式中ETime(i)为第i时刻的储能系统充电能量值，n为储能系统的充电时间段；储能系统应对电力系统调频需求的辅助补偿电量EBC与调节深度D及调节性能指标Kpd有关，计算如下：EBC＝D×KPd  (6)其中D指调节深度，定义为一定时段调节量的总和，即：其中Dj为储能系统第j次的调节深度，d为该时段调节次数；Kpd为调节性能指标，定义为储能系统对应时段内的调节性能指标，即：其中K1i为储能系统的调节速率标幺值，取1，K1i衡量的是该储能系统实际调节速率与其应该达到的标准速率相比达到的程度；K2i为储能系统响应稳定以后的调节精度，是实际出力和设定出力之间的差值与设定值的标幺值，取0.1，K2i衡量的是储能系统实际调节偏差量与其允许达到的偏差量相比达到的程度；K3i为电能管理系统发出指令之后储能系统的响应时间与标准响应时间的标幺值，取0.95，K3i衡量的是该储能系统实际响应时间与标准响应时间相比达到的程度；利用储能系统应对电力系统调频需求的电量效益P(E)为：P(E)＝CEEESS+CBEBC  (9)式中CE为储能电量入网电价，元/MW.h，CB为储能参与电力系统调频辅助补偿费用，元/MW.h；利用储能系统应对电力系统调频需求的环境效益具体表现为：储能系统本身存储风电电量带来的减排效益J(E)：J(E)＝Cf×EESS  (10)式中，Cf为火电机组生产单位电能排放废气的处理成本；综合考虑电力系统安全运行及储能系统的电量效益、环境效益、储能系统自身投资以及储能系统的运行维护费用，则储能系统的收益按下式计算：S(E)＝P(E)+J(E)‑ECR‑PCG‑EM  (11)式中，S为储能系统的收益，元；E为储能系统的容量配置，MW·h；P为储能系统的调频期间最大充放电功率，MW；CR为储能系统的容量价格，元/MW·h；CG为储能系统的功率价格，元/MW；M为储能系统运行维护费用，元/MW·h/次。