一种协同火电厂深度调峰的电池储能系统实时响应方法与流程

本发明涉及电池储能系统，具体涉及一种协同火电厂深度调峰的电池储能系统实时响应方法。

背景技术：
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随着风电装机容量的持续增长，源网荷矛盾日益突出，据最新统计资料显示，2016年，吉林、黑龙江、甘肃、新疆等地风电的利用小时数均明显低于平均利用小时数，弃风率高达43％，尤其是冬季供热期，三北地区火电机组以热电联产机组为主，为满足热负荷需求，火电机组调峰能力有限。为保障东北地区电力系统安全、稳定、经济运行，缓解热、电之间的矛盾，提高风电消纳能力，国家能源局东北监管局印发了《东北电力辅助服务市场运行规则(试行)》，文件中鼓励供热电厂投资建设储能设施，同等条件下优先调用其调峰资源，并对火电厂参与调峰按照不同档位及有偿调峰电量进行补偿。因此，目前急需有关电池储能系统协同火电厂深度调峰的容量及其实时响应的方法。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种协同火电厂深度调峰的电池储能系统实时响应方法。技术方案如下：

一种协同火电厂深度调峰的电池储能系统实时响应方法，包括如下过程：

步骤1：实时读取电力调度机构的实时数据；所述电力调度机构的实时数据包括：火电厂计划出力数据、电力调度机构实时调峰指令信号；

步骤2：基于火电厂计划出力数据、电力调度机构实时调峰指令信号、火电厂有偿调峰基准，计算电池储能协同火电厂参与实时深度调峰功率；

步骤3：计算电池储能系统持续放电时间；

步骤4：计算电池储能系统容量；

步骤5：计算电池储能系统协同火电厂深度调峰的实时响应功率。

作为优选方案，所述步骤2的计算过程为：

电力调度机构实时调峰指令信号为1时，电池储能系统响应调峰，储能系统状态计为0；电力调度机构实时调峰指令信号为0时，储能系统状态计为1；

步骤2.1：当t时刻电力调度机构实时调峰指令信号为1时，依据该时刻火电厂计划出力，计算电池储能系统充电功率；

p_e(t)＝-p_jh(t)

其中，p_e(t)为t时刻电池储能系统充电功率；p_jh(t)表示在t时刻火电机组计划出力；

步骤2.2：依据典型日内火电厂出力数据及调峰指令信号，以M分钟为一个周期进行统计，形成典型日内储能出力：

p_e(t)＝-p_jh(t)t＝0，1，...，24*60/M

步骤2.3：计算典型日内电池储能系统功率需求

作为进一步优选方案，所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1：依据电力调度机构实时调峰指令信号，形成电池储能系统调峰响应信号时间序列；

步骤3.2：修正该序列，如果该序列起始值为1，去掉起始值为1的连续1；

步骤3.3：计算电池储能系统调峰响应时段序列，依据修正后的调峰响应信号时间序列计算调峰响应时段序列，具体计算方法为，依次统计连续0、连续1的个数，记该序列为t(n)；

步骤3.4：计算该序列元素个数N；

步骤3.5：考虑电池储能系统充放电转换效率，校正该序列，形成t'(n)，校正方法为：

N为奇数时，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)η_ch

N为偶数时，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)/η_dis；

其中，η_ch为储能系统充电效率；η_dis为储能系统放电效率；

步骤3.6：依据修正后的t'(n)计算电池储能系统持续放电时间，计算步骤如下：

步骤3.6.1：设定电池储能系统持续放电时间T^max初值，T^max＝t(1)、i＝2

步骤3.6.2：判断i是否满足小于等于N，满足转步骤3.6.3，否则结束；

步骤3.6.3：判断|t(i)|是否满足小于T^max；满足转步骤3.6.4，否则转步骤3.6.5；

步骤3.6.4：T^max＝T^max-|t(i)|+t(i+1)，然后转步骤3.6.5；

步骤3.6.5：i＝i+2，然后返回步骤3.6.2。

作为更进一步优选方案，按下式计算电池储能系统容量；

所述步骤4中电池储能系统容量

所述步骤5的具体过程为：

步骤5.1：设定初始时刻t＝0、储能系统初始容量E_e(0)＝E₀；

步骤5.2：判断t是否满足小于或等于24*60/M，满足转步骤5.3，否则结束；

步骤5.3：判断是否有调峰指令，有调峰指令转步骤5.4；无调峰指令转步骤5.5；

步骤5.4：计算E₁(t)＝(p_jh(t)-p_d1)Δt、E₂(t)＝(p_jh(t)-p_d2)Δt，然后转步骤5.6；

步骤5.5：判断E_e(t)>P_EΔt是否成立，成立转步骤5.9，否则转步骤5.10；

判断E-E_e(t)是否满足小于E₁(t)，满足时，转步骤5.10，否则转步骤5.6；

步骤5.6：判断E-E_e(t)是否满足小于E₁(t)，满足时转步骤5.11，否则转步骤5.7；

步骤5.7：判断是否满足E₁(t)<E-E_e(t)<E₂(t)，满足时转步骤5.12，否则转步骤5.8；

步骤5.8：p_e(t)＝-P_E，然后转步骤5.13；

步骤5.9：储能放电p_e(t)＝P_E，然后转步骤5.14；

步骤5.10：储能放电，然后转步骤5.14；

步骤5.11：储能不调峰p_e(t)＝0；

步骤5.12：储能调峰，然后转步骤5.13；

步骤5.13：计算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δtη_ch，然后转步骤5.15；

步骤5.14：计算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δt/η_dis，然后转步骤5.15；

步骤5.15：t＝t+1，然后返回步骤5.2；

其中，E₀为储能系统初始容量；E_e(0)为时刻0储能系统容量；E₁(t)为第一档调峰电量；E₂(t)为第二档调峰电量；p_d1为第一档功率；p_d2为第二档功率；E_e(t)为t时刻储能系统容量状态；p_e(t)为t时刻储能系统充放电功率；E_e(t+1)为t+1时刻储能系统容量状态；η_ch为储能系统充电效率；η_dis为储能系统放电效率；Δt为调峰单位统计周期。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明根据火电厂计划出力数据、电力调度机构实时调峰指令信号、火电厂有偿调峰基准等信息，实现电池储能电站辅助火电厂参与电网实时深度调峰交易，提高火电厂运行效益。

附图说明:

图1为实施例中实时响应方法的流程图。

图2为电池储能系统持续放电时间计算方法的流程图。

图3为实施例中电池储能系统参与深度调峰的实时响应功率计算方法的流程图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

本实施例中，电池储能系统采用全钒氧化还原液流电池；液流电池储能系统由于深度放电及高频浅充浅放等运行工况下，不会对电池容量或寿命造成显著影响，并且适用寿命长，满足协同火电厂参与电网深度调峰的技术需求。

如图1所示，电池储能系统实时响应方法包括如下步骤：

步骤1：实时读取电力调度机构的实时数据；所述电力调度机构的实时数据包括：火电厂计划出力数据、电力调度机构实时调峰指令信号；

步骤2：基于火电厂计划出力数据、电力调度机构实时调峰指令信号、火电厂有偿调峰基准，计算电池储能协同火电厂参与实时深度调峰功率；具体过程为：

电力调度机构实时调峰指令信号为1时，电池储能系统响应调峰，储能系统状态计为0；电力调度机构实时调峰指令信号为0时，储能系统状态计为1；

步骤2.1：当t时刻电力调度机构实时调峰指令信号为1时，依据该时刻火电厂计划出力，结合国家能源局东北监管局关于《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》中有关电厂投资建设储能参与调峰，抵减电厂出力的相关规定，计算电池储能系统充电功率；

p_e(t)＝-p_jh(t)

其中，p_e(t)为t时刻电池储能系统充电功率；p_jh(t)表示在t时刻火电机组计划出力；

步骤2.2：依据典型日内火电厂出力数据及调峰指令信号，结合国家能源局东北监管局关于《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》中对调峰辅助服务单位统计周期的规定，以15分钟为一个周期进行统计，形成典型日内储能出力：

p_e(t)＝-p_jh(t)t＝0,1,…,96

步骤2.3：计算典型日内电池储能系统功率需求

步骤3：计算电池储能系统持续放电时间；具体过程为：

步骤3.1：依据电力调度机构实时调峰指令信号，形成电池储能系统调峰响应信号时间序列；

步骤3.2：修正该序列，如果该序列起始值为1，去掉起始值为1的连续1；以11100111000...为例，修正后的液流电池储能系统调峰响应信号时间序列为00111000...；

步骤3.3：计算电池储能系统调峰响应时段序列，依据修正后的调峰响应信号时间序列计算调峰响应时段序列，具体计算方法为，依次统计连续0、连续1的个数，步骤3.2中的例子调峰响应时段序列为233...，记该序列为t(n)；

步骤3.4：计算该序列元素个数N；

步骤3.5：考虑电池储能系统充放电转换效率，校正该序列，形成t'(n)，校正方法为：

N为奇数时，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)η_ch

N为偶数时，

t'(n)＝t(1)η_ch,t(2)/η_dis,t(3)η_ch,…,t(2i-1)η_ch,t(2i)/η_dis,…t(N)/η_dis

步骤3.6：依据修正后的t'(n)计算电池储能系统持续放电时间，计算步骤如下：

步骤3.6.1：设定电池储能系统持续放电时间T^max初值，T^max＝t(1)、i＝2

步骤3.6.2：判断i是否满足小于等于N，满足转步骤3.6.3，否则结束；

步骤3.6.3：判断|t(i)|是否满足小于T^max；满足转步骤3.6.4，否则转步骤3.6.5；

步骤3.6.4：T^max＝T^max-|t(i)|+t(i+1)，然后转步骤3.6.5；

步骤3.6.5：i＝i+2，然后返回步骤3.6.2。

步骤4：计算电池储能系统容量

步骤5：计算电池储能系统协同火电厂深度调峰的实时响应功率；具体过程为：

步骤5.1：设定初始时刻t＝0、储能系统初始容量E_e(0)＝E₀；

步骤5.2：判断t是否满足小于或等于96，满足转步骤5.3，否则结束；

步骤5.3：判断是否有调峰指令，有调峰指令转步骤5.4；无调峰指令转步骤5.5；

步骤5.4：计算E₁(t)＝(p_jh(t)-p_d1)Δt、E₂(t)＝(p_jh(t)-p_d2)Δt，然后转步骤5.6；

步骤5.5：判断E_e(t)>P_EΔt是否成立，成立转步骤5.9，否则转步骤5.10；

判断E-E_e(t)是否满足小于E₁(t)，满足时，转步骤5.10，否则转步骤5.6；

步骤5.6：判断E-E_e(t)是否满足小于E₁(t)，满足时转步骤5.11，否则转步骤5.7；

步骤5.7：判断是否满足E₁(t)<E-E_e(t)<E₂(t)，满足时转步骤5.12，否则转步骤5.8；

步骤5.8：p_e(t)＝-P_E，然后转步骤5.13；

步骤5.9：储能放电p_e(t)＝P_E，然后转步骤5.14；

步骤5.10：储能放电，然后转步骤5.14；

步骤5.11：储能不调峰p_e(t)＝0；

步骤5.12：储能调峰，然后转步骤5.13；

步骤5.13：计算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δtη_ch，然后转步骤5.15；

步骤5.14：计算E_e(t+1)＝E_e(t)-p_e(t)Δt/η_dis，然后转步骤5.15；

步骤5.15：t＝t+1，然后返回步骤5.2；

其中，E₀为储能系统初始容量；E_e(0)为时刻0储能系统容量；根据国家能源局东北监管局关于《东北电力辅助服务市场运营规则(试行)》中对实施深度调峰交易报价方式和价格机制的规定，发电企业采用阶梯式两档浮动报价，E₁(t)为第一档调峰电量；E₂(t)为第二档调峰电量；p_d1为第一档功率；p_d2为第二档功率；E_e(t)为t时刻储能系统容量状态；p_e(t)为t时刻储能系统充放电功率；E_e(t+1)为t+1时刻储能系统容量状态；η_ch为储能系统充电效率；η_dis为储能系统放电效率；Δt为调峰单位统计周期。