一种柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法与系统与流程

本发明涉及柔性互联配电网，特别是一种柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法与系统。

背景技术：

1、柔性互联配电网耦合储能的新型电力系统结构被广泛应用。配置多样化的储能有望实现柔性互联配电网的多功能场景需求，提高储能系统的运行特性和经济性。然而，风光资源的波动性会影响储能的功率和容量支撑能力，需要考虑新能源的出力特征、时空互补特性，以及不同类型储能技术的动态响应特性、互补特性，从而满足不同应用场景下储能的技术和经济需求。

2、当前，新能源的出力预测存在误差，新能源并网计划的不确定性、柔性互联配电网频率波动的未知性等使储能容量的配置问题变得更加复杂。另一方面，由于储能的成本较高，为了保证储能配置结果的工程适用性，需要考虑储能的运行状态与特征，以及多个时间尺度、多个目标和多个约束条件。同时，受限于储能成本，储能设备功率和容量配置的合理性不仅影响柔性互联配电网整体的成本，还影响柔性互联配电网对不同工况的响应能力。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有的柔性互联配电网中混合储能中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种面向接入电-氢混合储能的柔性互联配电网，研究电池储能和氢储能容量的最优配置的方法及系统。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法，其包括，导入柔性互联配电网的数据和电-氢混合储能的参数，设置电-氢混合储能的容量配置参数，生产时序模拟总时长为t，设置初始时刻t＝1；计算当前时刻柔性互联配电网的不同时间尺度需求功率，设计多场景协同运行策略，计算当前时刻电-氢混合储能的充放电功率phess；根据t时刻电池储能系统和氢储能系统的充放电功率，对t+1时刻进行更新，分别更新t+1时刻电池储能系统的电量和储氢罐的储氢量，并继续执行上一步；判断生产时序模拟周期是否结束。

5、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述电-氢混合储能的容量配置参数包括电-氢混合储能的容量配置参数的上边界、下边界和步长；所述柔性互联配电网的数据包括柔性互联配电网的额定频率、全年实时频率、一次调频死区、新能源机组装机容量、新能源机组全年实际出力数据、全年日前预测数据、新能源并网峰谷线以及功率预测误差带上下限；所述电-氢混合储能的参数包括电池储能系统的初始电量，电池储能系统荷电状态的上下限，电池储能系统的单位容量价格、单位功率价格，储氢罐的初始储氢量，储氢罐储氢量的上下限，碱性电解槽和燃料电池的单位功率价格以及储氢罐的单位储氢价格；所述电-氢混合储能的容量配置参数包括：电池储能系统的额定功率，电池储能系统在额定功率下的充放电时长，碱性电解槽的额定功率，燃料电池的额定功率以及储氢罐的储氢量。

6、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述多场景协同运行策略包括，根据电-氢混合储能的能量管理策略对电-氢混合储能的充放电功率进行分配，分别得到当前时刻电池储能系统和氢储能系统的充放电功率；根据电-氢混合储能的功率约束和容量约束对电池储能系统和氢储能系统的充放电功率进行修正；所述电-氢混合储能的能量管理策略为：调频场景下以电池储能系统出力为主；功率预测补偿场景下以电池储能系统出力为主；当电池储能系统的输出功率无法满足功率预测补偿需求的功率时，氢储能系统辅助出力；消纳场景下以氢储能系统出力为主，当消纳需求的功率小于碱性电解槽的最低运行功率或者大于碱性电解槽的最大运行功率时，电池储能系统辅助出力；当电池储能系统的电量偏高或偏低时，氢储能系统辅助出力；所述电-氢混合储能的出力顺序为：优先响应柔性互联配电网的调频需求，新能源消纳需求次之，最后响应功率预测补偿需求；当柔性互联配电网无以上需求时，若电池储能系统的荷电状态不平衡，则电-氢混合储能可以通过自适应充放电来维持荷电状态平衡；所述不同时间尺度需求包括调频需求、功率预测补偿需求和新能源消纳需求。

7、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述根据电-氢混合储能的功率约束和容量约束对电池储能系统和氢储能系统的充放电功率进行修正的具体过程包括：当t时刻电池储能系统的充放电功率大于电池储能系统的额定功率时，取t时刻电池储能系统的充放电功率为电池储能系统的额定功率；当t时刻电池储能系统的荷电状态大于电池储能系统荷电状态上限或低于电池储能系统荷电状态下限时，修正后的电池储能系统充放电功率如下式：

8、

9、其中，ssoc,min为电池储能系统荷电状态的下限，ssoc,max为电池储能系统荷电状态的上限，ssoc,n为t时刻电池储能系统的荷电状态，为电池储能系统的额定容量，为t时刻修正后的电池储能系统的充电功率，为t时刻修正后的电池储能系统的放电功率，δt为采样时间间隔。

10、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述根据电-氢混合储能的功率约束和容量约束对电池储能系统和氢储能系统的充放电功率进行修正的具体过程还包括：当t时刻氢储能系统的充电功率大于碱性电解槽的最大运行功率时，取t时刻氢储能系统的充电功率为碱性电解槽运行功率的上限；当t时刻氢储能系统的充电功率小于碱性电解槽的最小运行功率时，取t时刻氢储能系统的充电功率为碱性电解槽运行功率的下限；所述碱性电解槽的最大运行功率为120％的碱性电解槽额定功率，碱性电解槽的最小运行功率为20％的碱性电解槽额定功率；当t时刻氢储能系统的放电功率大于燃料电池的额定功率时，取t时刻氢储能系统的放电功率为燃料电池的额定功率；当t时刻储氢罐的储氢量大于氢储能系统储氢量的上限或低于氢储能系统储氢量的下限时，修正后的氢储能系统的充放电功率如下式：

11、

12、其中，ssoh,min为氢储能系统储氢量的下限，ssoh,max为氢储能系统储氢量的上限，ssoh,n为t时刻氢储能系统的储氢量，为氢储能系统的额定容量，为t时刻修正后的氢储能系统的充电功率，为t时刻修正后的氢储能系统的放电功率，δt为采样时间间隔。

13、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述判断生产时序模拟周期是否结束包括，当t＝t时，即生产时序模拟周期结束，计算当前电-氢混合储能容量配置参数下的全寿命周期成本、收益和净收益值；更新电-氢混合储能的容量配置参数，继续执行设置电-氢混合储能的容量配置参数，采用遍历寻优的方法，以净收益最大为目标得到电-氢混合储能的最优容量配置方案；所述净收益计算公式如下：

14、f1＝max(sx+sy+sf-cbess-cq)

15、其中，sx、sy、sf分别为新能源消纳、功率预测补偿以及调频产生的收益，cbess、cq分别为电池储能系统以及氢储能系统的成本。

16、作为本发明所述柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的一种优选方案，其中：所述遍历寻优的具体步骤包括：设置电-氢混合储能的容量配置参数的上边界、下边界和步长，电-氢混合储能的容量配置参数初始值取下边界；完成当前时刻电-氢混合储能容量配置参数的时序模拟，并输出电-氢混合储能的净收益值；在当前时刻电-氢混合储能容量配置参数的基础上分别叠加所设置步长，继续重复执行柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的所有步骤，至所有电-氢混合储能的容量配置参数遍历完成，即电-氢混合储能容量配置参数大于所设置的上边界时，输出不同容量配置参数的净收益结果，净收益结果最大对应的电-氢混合储能的容量配置参数即为电-氢混合储能的最优容量。

17、第二方面，本发明为进一步解决现有的柔性互联配电网中混合储能中存在的问题，提出了一种柔性互联配电网中混合储能的容量配置系统，包括多功能场景需求模块，用于采集新能源机组以及柔性互联配电网的多个时间尺度数据，计算不同场景的需求功率；时序生产模拟模型模块，用于根据不同场景的优先级出力顺序及控制逻辑，确定不同时刻电-氢混合储能的出力功率；根据电-氢混合储能的能量管理策略，确定不同类型储能的出力功率；根据全年的电-氢混合储能的出力功率，建立柔性互联配电网的时序生产模拟模型；优化运行模块，用于在建立时序生产模拟模型的基础上，建立考虑全寿命周期成本和不同场景辅助收益的电-氢混合储能的优化运行模型；用于优化求解模块利用遍历寻优方法对优化模型进行求解，得到净收益最大的电-氢混合储能的运行方案。

18、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的任一步骤。

19、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的柔性互联配电网中混合储能的容量配置方法的任一步骤。

20、本发明有益效果为，本发明综合考虑了混合储能中电池储能、氢储能的运行特性和价格成本，在确保柔性互联配电网实现调频、功率预测补偿、新能源消纳等功能的基础上，以经济性最优为目标对电池储能系统、氢储能系统的容量进行优化配置，提升了电-氢混合储能的设备利用率与整体收益。