一种含储能系统的风电电力系统调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统规划、调度运行技术领域，特别是涉及一种含储能系统的风 电电力系统调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着风电机组单机容量和风电场装机容量的不断增大，以及大型风电场直接并 入输电系统，风电在电力系统中所占的比例不断提高，风电与电力系统之间相互影响的范 围越来越大，程度越来越深，方式也越来越复杂，最终有可能导致电力系统出现运行的经济 性、可靠性、稳定性、频率响应特性等全局性问题，其中含风电场的电力系统经济调度问题 日益受到人们的重视。储能装置是解决上述问题的有效手段，它可以减小风电输出功率对 电网的冲击，改善并网风电场的电能质量，提高系统的稳定性和运行的经济性。然而目前尚 无一种通用的含储能系统的风电电力系统调度方法，缺乏对含储能系统的风电电力系统调 度运行的理论指导。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种含储能系统的风电电力系统调度 方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方法包括按顺 序执行的下列步骤：
[0005] 步骤1)根据风电功率预测值、储能系统参数，构造平滑风电功率模型；
[0006] 步骤2 :根据上述平滑风电功率模型，计算得到储能系统一天24个时段的输出功 率巧，其中t= 1，2,…，T，T为一天24个时段；
[0007] 步骤3)根据风电功率预测值、火电机组参数、负荷参数、储能系统参数、上述储能 系统一天24个时段的输出功率，构造风电电力系统调度模型；
[0008] 步骤4)根据上述风电电力系统调度模型，计算得到各火电机组一天24个时段的 有功出力大小；
[0009] 步骤5)根据上述步骤4的计算结果，向风电场方发布储能系统一天24个时段的 输出功率，向火电厂方发布火电机组一天24个时段的有功出力大小。
[0010] 在步骤1)中，所述的平滑风电功率模型包括平滑风电功率目标函数及平滑风 电功率约束条件；其中平滑风电功率目标函数是以风电电力系统各个时段出力波动大 小的平方和最小为目标函数，其表达式为：min/·; = 士丨>丨;，其中，Pav为风电 ?f=i 功率预测值if的平均值，蹲为储能装置在时段t的输出功率，g>0表示储能装置放 电，K<〇农示储能装置充电；所述平滑风电功率约束条件包括：(al)储能系统储存能 量约束，< 尽厲，其中，；为储能系统在时段t末储存的能量，Es_为储能系 统的最小储存能量，Es_为储能系统的最大储存能量；(a2)储能系统充放电功率约束， -，其中，，为储能系统的最大充电功率，零为储能 系统的最大放电功率；(a3)储能系统能量平衡约束，A丨-gA/，其中，Λt为一个时 段。
[0011] 在步骤3)中，所述的风电电力系统调度模型包括风电电力系统调度目标函数和 风电电力系统调度约束条件；其中风电电力系统调度目标函数是以火电机组的最小总发电 'T N 成本为目标函数，其表达式为 >以·: 其中，为火电机组i在时段t的有 :?;Ι .拉'1 ? 功出力，fjp，）为火电机组i在时段t消耗的燃料成本，fjp，）=aJPiY+bAt+Cp Cl为火电机组i的燃料费用系数，N为火电机组个数；所述风电电力系统调度约束条件包 N- 括：(bl)功率平衡约束，Σ尺+碟+巧=荇其中，巧为时段t的负荷大小；(b2)火电机组 ， 出力约束，Pinun彡Ρ，彡Piniax，其中，Ρ_χ为火电机组i的出力上限，Pinun为火电机组i的出 力下限；(b3)火电机组爬坡约束，-其中，（^为火电机组i有功出 力的下降速率，σ；丨为火电机组i有功出力的上升速率。
[0012]本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方法的有益效果：
[0013] 与现有技术相比，本发明通过建立平滑风电功率模型和风电电力系统调度模型， 能够充分挖掘储能系统潜能，提高风电场输出功率的稳定性，提高运行的经济性，为含储能 系统的风电电力系统调度运行提供理论指导和有益借鉴。
【附图说明】
[0014]图1为本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方法实现流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方 法进行详细说明。
[0016] 如图1所示，本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方法包括按顺序执行 的下列步骤：
[0017] 步骤1)根据风电功率预测值、储能系统参数，构造平滑风电功率模型；
[0018] 步骤2)根据上述平滑风电功率模型，计算得到储能系统一天24个时段的输出功 率巧，其中t= 1，2,…，T，T为一天24个时段；
[0019] 步骤3)根据风电功率预测值、火电机组参数、负荷参数、储能系统参数、上述储能 系统一天24个时段的输出功率，构造风电电力系统调度模型；
[0020] 步骤4)根据上述风电电力系统调度模型，计算得到各火电机组一天24个时段的 有功出力大小；
[0021] 步骤5)根据上述步骤4的计算结果，向风电场方发布储能系统一天24个时段的 输出功率，向火电厂方发布火电机组一天24个时段的有功出力大小。
[0022] 在步骤1)中，所述的平滑风电功率模型包括平滑风电功率目标函数及平滑风 电功率约束条件；其中平滑风电功率目标函数是以风电电力系统各个时段出力波动大 小的平方和最小为目标函数，其表达式为：min/彳二丨丨，其中，Pav为风电 .r^i 功率预测值砹的平均值，K为储能装置在时段t的输出功率，#>〇表示储能装置放 电，禮<〇表示储能装置充电；所述平滑风电功率约束条件包括：(al)储能系统储存能 量约束，，其中，拉为储能系统在时段t末储存的能量，Es_为储能系 统的最小储存能量，Es_为储能系统的最大储存能量；(a2)储能系统充放电功率约束， -，其中，巧二，为储能系统的最大充电功率，为储能 系统的最大放电功率；(a3)储能系统能量平衡约束，-《Δ/ ,其中，Λt为一个时 段。
[0023] 在步骤3)中，所述的风电电力系统调度模型包括风电电力系统调度目标函数和 风电电力系统调度约束条件；其中风电电力系统调度目标函数是以火电机组的最小总发电 成本为目标函数，其表达式为：min二支/(if),其中，PJ为火电机组i在时段t的有功 仁1 :/二.1 出力，仁(P，）为火电机组i在时段t消耗的燃料成本，仁(P，）=ai (PiV+bAt+q，&1、bpCl 为火电机组i的燃料费用系数，N为火电机组个数；所述风电电力系统调度约束条件包括： (bl)功率平衡约束，t·^十私+K ，其中，硿为时段t的负荷大小；(b2)火电机组出力 f-'l 约束，Pinun<PPiniax，其中，P_为火电机组i的出力上限，Pinun为火电机组i的出力下 限；(b3)火电机组爬坡约束，Sif-if1 <σ；:Δ/，其中，4为火电机组i有功出力的 下降速率，< 为火电机组i有功出力的上升速率。
[0024] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
[0025] 本发明提供的含储能系统的风电电力系统调度方法通过建立平滑风电功率模型， 充分挖掘储能系统潜能，能够有效地平滑风电功率波动；通过平滑风电功率模型确定储能 系统一天24个时段的输出功率，在此基础上建立风电电力系统调度模型，得到各火电机组 一天24个时段的有功出力大小；该调度方法能够充分利用储能系统，提高风电场输出功率 的稳定性，提高运行的经济性，为含储能系统的风电电力系统调度运行提供理论指导和有 益借鉴。
【主权项】
1. 一种含储能系统的风电电力系统调度方法，其特征在于：所述的含储能系统的风电 电力系统调度方法包括按顺序执行的下列步骤： 步骤1)根据风电功率预测值、储能系统参数，构造平滑风电功率模型； 步骤2)根据上述平滑风电功率模型，计算得到储能系统一天24个时段的输出功率A, 其中t= 1，2,…，T，T为一天24个时段； 步骤3)根据风电功率预测值、火电机组参数、负荷参数、储能系统参数、上述储能系统 一天24个时段的输出功率，构造风电电力系统调度模型； 步骤4)根据上述风电电力系统调度模型，计算得到各火电机组一天24个时段的有功 出力大小； 步骤5)根据上述步骤4的计算结果，向风电场方发布储能系统一天24个时段的输出 功率，向火电厂方发布火电机组一天24个时段的有功出力大小。2. 根据权利要求1所述的含储能系统的风电电力系统调度方法，其特征在于：在步骤 1)中，所述的平滑风电功率模型包括平滑风电功率目标函数及平滑风电功率约束条件；其 中平滑风电功率目标函数是以风电电力系统各个时段出力波动大小的平方和最小为目标 函数，其表达式为，其中，Pav为风电功率预测值思的平均值，Pi为储能装置在时段t的输出功率，# >0表示储能装置放电，# <0表示储能装置充电； 所述平滑风电功率约束条件包括：(al)储能系统储存能量约束，，其中， 为储能系统在时段t末储存的能量，Es_为储能系统的最小储存能量，Es_为储能系统 的最大储存能量；(a2)储能系统充放电功率约束 为储能系统的最大充电功率，，为储能系统的最大放电功率；(a3)储能系统能 量平衡约束，1 _-#Δ/，其中，Λt为一个时段。3.根据权利要求1所述的含储能系统的风电电力系统调度方法，其特征在于：在步骤 3)中，所述的风电电力系统调度模型包括风电电力系统调度目标函数和风电电力系统调 度约束条件；其中风电电力系统调度目标函数是以火电机组的最小总发电成本为目标函 数，其表达式为其中，if为火电机组i在时段t的有功出力，/(if> 为火电机组i在时段t消耗的燃料成本，/(/_:") = ++C，％、bpCl为火电机组 i的燃料费用系数，N为火电机组个数；所述风电电力系统调度约束条件包括：(bl)功率其中，#为时段t的负荷大小；(b2)火电机组出力约束， ， ,其中，P_x为火电机组i的出力上限，P_为火电机组i的出力下限；(b3) 火电机组爬坡约束，< <Δ〖，其中，< 为火电机组i有功出力的下降速率， 穴为火电机组i有功出力的上升速率。
【专利摘要】一种含储能系统的风电电力系统调度方法。其包括构造平滑风电功率模型；根据平滑风电功率模型，计算得到储能系统一天24个时段的输出功率；构造风电电力系统调度模型；根据风电电力系统调度模型，计算得到各火电机组一天24个时段的有功出力大小；根据计算结果，向风电场方发布储能系统一天24个时段的输出功率，向火电厂方发布火电机组一天24个时段的有功出力大小。本发明效果：通过建立平滑风电功率模型和风电电力系统调度模型，能够充分挖掘储能系统潜能，提高风电场输出功率的稳定性，提高运行的经济性，为含储能系统的风电电力系统调度运行提供理论指导和有益借鉴。
【IPC分类】H02J3/28
【公开号】CN105305473
【申请号】CN201510648880
【发明人】王魁, 李媛媛, 周进, 雷铮, 闫大威, 宣文博, 梁群, 毛华, 刘树勇, 吴磊, 李中成
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月10日