一种接入变电站的储能配置分析方法及系统与流程

本技术涉及接入变电站储能配置，具体是涉及一种接入变电站的储能配置分析方法及系统。

背景技术：

1、随着能源经济的转型，电力系统发展呈现两极尖峰态势：一方面，总体工业用电增长放缓，而三产和居民用电保持快速增长，使得用电侧负荷的波动性变大，尖峰特性显著提高；另一方面，随着国家“双碳”政策的推行，新型电力系统发展将突飞猛进，风电、光伏等新能源高比例并网，导致电源侧供给的波动变大，新能源发电随机性，大发电持续时间短。上述两方面使得新型储能成为了构建新型电力系统的重要技术和基本装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。

2、目前关于储能接入电网方案的分析，主要是根据储能电站的容量，通过电力平衡分析和潮流计算等选择合适的电压等级及接入点。在进行电力平衡计算时，根据负荷特性和储能电站充放电特性，列出各水平年最大负荷和储能电站满功率充放电方式下电网的电力平衡表。潮流计算针对设计水平年电化学储能电站满功率充、放电运行工况下的电网最大、最小负荷运行方式。上述方法的局限性在于：对于负荷水平仅最大负荷和最小负荷两种情况下，考虑储能电站满功率充放电，反映的储能电站接入系统后最极端的运行方式，未能考虑储能电站接入系统中全年运行的情况，将会造成分析结果的偏差，使得接入点选择不合适或者可接入容量偏小。

技术实现思路

1、为了解决储能电站接入变电站的电压等级选择、接入容量分配的问题，本技术提供一种接入变电站的储能配置分析方法及系统。

2、第一方面，本技术提供一种接入变电站的储能配置分析方法，包括：

3、采集变电站各主变各侧的历史电源时序数据与历史负荷时序数据，分析获得变电站各主变各侧的全年各时刻电源时序模拟系数与变电站各主变各侧的全年各时刻负荷时序模拟系数；根据变电站各主变各侧的全年各时刻电源时序模拟系数完成对变电站规划电源的时序模拟，获得变电站各主变各侧的电源时序模拟功率；根据变电站各主变各侧的全年各时刻负荷时序模拟系数完成对变电站规划负荷的时序模拟，获得变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率；考虑储能电站满功率充放电运行场景与变电站运行限额，根据变电站各主变各侧的电源时序模拟功率与变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率计算变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量；根据变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量以及变电站的接入条件，结合储能电站的功率与容量，确定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配；所述变电站的接入条件包括变电站是否具备物理上出线条件。

4、通过采用上述方案，基于变电站历史运行数据，对变电站规划数据进行时序模拟，全面考虑储能电站投运后全年运行场景，确定储能电站接入具体变电站的电压等级、储能功率与储能容量分配，保证储能电站以合适的储能功率与储能容量分配接入合适的电压等级，节省电网资源，提高电网利用效率，为储能电站的经济高效运行提供了技术保证。

5、优选的，所述根据变电站各主变各侧的全年各时刻电源时序模拟系数完成对变电站规划电源的时序模拟，获得变电站各主变各侧的电源时序模拟功率公式为：

6、pgx-h(i)＝pgx-h×kgx-h(i)pgx-m(i)＝pgx-m×kgx-m(i)

7、pgx-l(i)＝pgx-l×kgx-l(i)pgx-h(i)＝pgx-m(i)+pgx-l(i)

8、式中，x为变电站主变标签；pgx-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点的电源时序模拟功率；pgx-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点的电源时序模拟功率；pgx-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点的电源时序模拟功率；pgx-h表示变电站x主变高压侧规划的电源装机容量；pgx-m表示变电站x主变中压侧规划的电源装机容量；pgx-l表示变电站x主变低压侧规划的电源装机容量；kgx-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点的电源时序模拟系数；kgx-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点的电源时序模拟系数；kgx-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点的电源时序模拟系数；

9、所述根据变电站各主变各侧的全年各时刻负荷时序模拟系数完成对变电站规划负荷的时序模拟，获得变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率公式为：

10、plx-h(i)＝plx-h×klx-h(i)plx-m(i)＝plx-m×klx-m(i)

11、plx-l(i)＝plx-l×klx-l(i)plx-h(i)＝plx-m(i)+plx-l(i)

12、式中，plx-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点的负荷时序模拟功率；plx-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点的负荷时序模拟功率；plx-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点的负荷时序模拟功率；plx-h表示变电站x主变高压侧规划的最大负荷；plx-m表示变电站x主变中压侧规划的最大负荷；plx-l表示变电站x主变低压侧规划的最大负荷；klx-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点的负荷时序模拟系数；klx-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点的负荷时序模拟系数；klx-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点的负荷时序模拟系数。

13、通过采用上述方案，利用变电站全年各时刻的电源/负荷时序模拟系数获取变电站全年各时刻的电源/负荷时序模拟功率，以便后续对全年各时刻的预测模拟数据进行全面分析，选取更为合适的接入变电站电压等级与容量。

14、优选的，所述考虑储能电站满功率充放电运行场景与变电站运行限额，根据变电站各主变各侧的电源时序模拟功率与变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率计算变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量包括：

15、考虑储能电站满功率充放电各种运行场景，确定一年中满足储能电站满功率充放电运行的时间占全年时间的概率γ；γ∈[0,1]；结合变电站运行限额，根据变电站各主变各侧的电源时序模拟功率与变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率计算各时刻变电站各主变各侧可满足充放电自由运行的储能功率的公式为：

16、px-h(i)＝plx-h(i)-pgx-h(i)px-l(i)＝plx-l(i)-pgx-l(i)

17、px-m(i)＝plx-m(i)-pgx-m(i)px-h(i)＝px-m(i)+px-l(i)

18、pex-h(i)＝min(px-hmax-px-h(i)，px-h(i)-px-hmin)

19、pex-m(i)＝min(px-mmax-px-m(i)，px-m(i)-px-mmin，pex-h(i))

20、pex-l(i)＝min(px-lmax-px-l(i)，px-l(i)-px-lmin，pex-h(i))

21、式中，pex-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点可满足充放电自由运行的储能功率；pex-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点可满足充放电自由运行的储能功率；pex-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点可满足充放电自由运行的储能功率；px-h(i)表示变电站x主变高压侧第i个时间节点主降压值；px-m(i)表示变电站x主变中压侧第i个时间节点主降压值；px-l(i)表示变电站x主变低压侧第i个时间节点主降压值；px-hmax表示变电站x主变高压侧受进功率上限；px-mmax表示变电站x主变中压侧受进功率上限；px-lmax表示变电站低压侧受进功率上限；px-hmin表示变电站x主变高压侧受进功率下限；px-mmin表示变电站x主变中压侧受进功率下限；px-lmin示变电站x主变低压侧受进功率下限；

22、针对pex-h(i)、pex-m(i)、pex-l(i)将属于同一主变同一电压等级的数值归类，针对归类后属于同一主变同一电压等级的数值按照由小到大的顺序进行排序，分别舍弃属于同一主变同一电压等级的数值排序中前1-γ的数值，将剩余数值中最小值作为变电站各主变各侧可接入的储能功率；

23、根据变电站各主变各侧的电源时序模拟功率与变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率计算获得变电站各主变各侧可满足的储能充放电的储能电量的公式为：

24、

25、

26、

27、eex-h(i)＝min(eex-hg(i)，eex-hl(i))

28、eex-m(i)＝min(eex-mg(i)，eex-ml(i)，eex-h(i))

29、eex-l(i)＝min(eex-lg(i)，eex-ll(i)，eex-h(i))

30、式中，eex-hl(i)表示变电站x主变高压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能充电的电量；eex-ml(i)表示变电站x主变中压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能充电的电量；eex-ll(i)表示变电站x主变低压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能充电的电量；eex-hg(i)表示变电站x主变高压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能放电的电量；eex-mg(i)表示变电站x主变中压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能放电的电量；eex-lg(i)表示变电站x主变低压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能放电的电量；eex-h(i)表示变电站x主变高压侧对应功率累计的第i个序列的可满足的储能充放电的电量；eex-m(i)表示变电站x主变中压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能充放电的电量；eex-l(i)表示变电站x主变低压侧对应功率累计的第i个序列的可满足储能充放电的电量；δt表示时序数据的时间间隔；te表示储能电站满功率充放电时长；

31、针对eex-h(i)、eex-m(i)、eex-l(i)将属于同一主变同一电压等级的数值归类；针对归类后属于同一主变同一电压等级的数值按照由小到大的顺序进行排序，分别舍弃属于同一主变同一电压等级的数值排序中前1-γ的数值，将剩余数值中最小值作为变电站各主变各侧可接入储能容量。

32、通过采用上述方案，从电力与电量两个方面对预测模拟数据进行全年各时刻的全面分析，且充分考虑储能电站实际运行中可能存在的各种场景，确定储能电站接入具体变电站的电压等级和储能分配。

33、优选的，所述根据可接入变电站各主变各侧的储能功率与储能容量以及变电站的接入条件，结合储能电站的功率与容量，确定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配包括：

34、选择变电站物理上是否具备出线条件的一侧作为储能电站接入变电站的电压等级；若变电站各侧物理上均具备出线条件，则根据变电站各侧可接入的储能容量或储能功率或变电站各侧新能源装机容量的大小确定储能电站接入变电站的电压等级；获取储能电站接入变电站的电压等级对应的变电站各主变可接入的储能功率与储能容量，根据储能电站接入变电站的电压等级对应的变电站各主变可接入的储能功率与储能容量的比例确定储能电站接入变电站各主变的储能功率与储能容量分配。

35、通过采用上述方案，考虑到变电站的实际接入条件，选择具有出线条件且储能容量大的一侧，且按照比例确定接入主站的储能功率与储能容量，实现合适的储能分配以完成储能电站满功率充放电。

36、优选的，还包括：根据确定的储能电站接入变电站的电压等级，获取该电压等级对应的储能电站未接入变电站前变电站各主变第j天的峰谷值；其中，不同电压等级对应的储能电站未接入变电站前变电站各主变前第j天的峰谷值公式为：

37、δplx-h(j)＝plx-h(j)max-plx-h(j)minδplx-m(j)＝plx-m(j)max-plx-m(j)min

38、δplx-l(j)＝plx-l(j)max-plx-l(j)min

39、式中，δplx-h(j)表示储能电站未接入变电站前变电站各主变高压侧第j天的峰谷值；plx-h(j)max表示储能电站未接入变电站前变电站各主变高压侧第j天的最大负荷；plx-h(j)min表示储能电站未接入变电站前变电站各主变高压侧第j天的最小负荷；δplx-m(j)表示储能电站未接入变电站前变电站各主变中压侧第j天的峰谷值；plx-m(j)max表示储能电站未接入变电站前变电站各主变中压侧第j天的最大负荷；plx-m(j)min表示储能电站未接入变电站前变电站各主变中压侧第j天的最小负荷；δplx-l(j)表示储能电站未接入变电站前变电站各主变低压侧第j天的峰谷值；plx-l(j)max表示储能电站未接入变电站前变电站各主变低压侧第j天的最大负荷；plx-l(j)min表示储能电站未接入变电站前变电站各主变低压侧第j天的最小负荷；

40、针对获取的特定电压等级对应的储能电站未接入变电站前变电站各主变的峰谷值分别进行正态分布分析，对应获取峰谷差正态分布曲线；判断储能电站接入变电站各主变的储能功率之比与对应的峰谷差正态分布曲线顶点对应的横坐标值之比的差值是否处于预设阈值内且储能电站接入变电站各主变的储能功率均小于对应的峰谷差正态分布曲线顶点对应的横坐标值；若差值处于预设阈值内且储能电站接入变电站各主变的储能功率均小于对应的峰谷差正态分布曲线顶点对应的横坐标值，则认定分配合理；否则，认定为分配不合理。

41、通过采用上述方案，需要合理的储能分配以保证储能电站接入变电站后变电站的峰谷差不会发生太大的变化，故选择从峰谷差特性角度对储能电站接入变电站的储能功率分配的合理性进行校验。

42、优选的，获取变电站所在区域的地区负荷与新能源出力的历史数据，分析获得电网运行的峰荷时段、谷荷时段和新能源大发时段；分别于电网运行的峰荷时段、谷荷时段以及新能源大发时段，检测储能电站每日充放电的次数是否满足次数要求，若均满足，则认定为储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配合理；否则，则认定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配不合理。

43、通过采用上述方案，从储能电站每日充放电循环次数要求的角度，判断储能分配的合理性；由于峰荷时段、谷荷时段和新能源大发时段满足充放电循环次数要求，则其他时段亦可满足，故针对峰荷时段、谷荷时段和新能源大发时段检测储能电站每日充放电循环次数，从而对储能电站接入变电站的储能功率分配的合理性进行校验。

44、优选的，分别于储能电站接入变电站的电压等级对应的变电站各主变的峰荷时段、谷荷时段检测储能电站每日充放电的次数是否满足次数要求，若均满足，则认定为储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配合理；否则，则认定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配不合理；

45、若认定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配不合理，则确定储能电站每日充放电的次数不满足次数要求对应是变电站各主变的峰荷时段或谷荷时段；若为变电站各主变的峰荷时段，获取变电站各主变的峰荷时段与电网运行的峰荷时段、新能源小出力时段重叠时段，储能电站于该重叠时段内放电；获取储能电站满功率充电过程中变电站各主变过载情况；所述各主变过载情况包括变电站各主变过载时段、变电站各主变过载时段对应的过载功率、过载电量以及过载时长；根据变电站各主变过载时段对应的过载功率、过载电量计算过载需延长时间；所述过载需延长时间计算公式为：过载需延长时间＝过载电量÷(储能容量-过载最大功率)×60；按过载功率降低储能电站接入变电站的储能功率，按照过载需延长时间延长储能电站充电时长。

46、通过采用上述方案，针对本站峰谷荷时段检测储能电站每日充放电循环次数，从而对储能电站接入变电站的储能功率分配的合理性进行校验，并针对储能分配不合理的情况，对储能运行方式给出意见建议，从而适应储能电站接入的充放电调控需求并避免主变过载。

47、第二方面，本技术提供一种接入变电站的储能配置分析系统，包括：

48、时序模拟系数获取模块，用于采集变电站各主变各侧的历史电源时序数据与历史负荷时序数据，分析获得变电站各主变各侧的全年各时刻电源时序模拟系数与变电站各主变各侧的全年各时刻负荷时序模拟系数；

49、时序模拟功率获取模块，用于根据变电站各主变各侧的全年各时刻电源时序模拟系数完成对变电站规划电源的时序模拟，获得变电站各主变各侧的电源时序模拟功率；根据变电站各主变各侧的全年各时刻负荷时序模拟系数完成对变电站规划负荷的时序模拟，获得变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率；

50、接入变电站的电压等级与容量分配模块，用于考虑储能电站满功率充放电运行场景与变电站运行限额，根据变电站各主变各侧的电源时序模拟功率与变电站各主变各侧的负荷时序模拟功率计算变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量；根据变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量以及变电站的接入条件，结合储能电站的功率与容量，确定储能电站接入变电站的电压等级、储能功率与储能容量的分配；所述变电站的接入条件包括变电站是否具备物理上出线条件。

51、通过采用上述方案，利用历史数据获取时许模拟系数，获取规划电源与负荷的时序模拟功率，基于模拟功率获取变电站各主变各侧可接入的储能功率与储能容量，由此实现储能电站以合适的储能功率与储能容量接入合适的电压等级，提高电网利用效率。

52、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的方法。

53、第四方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备存储器、处理器及在所述存储器上存储并可运行的程序，所述程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

54、综上，本技术具有以下有益效果为：

55、1、根据历史数据分析获得变电站全年各时刻的时序模拟系数，基于全年各时刻的时序模拟系数完成对规划数据的预测模拟，实现对预测模拟数据进行全年各时刻的全面分析，从而提升储能分配的准确性；2、考虑储能电站不同的满发满充概率需求，从电力、电量角度对预测模拟数据进行分析获得拟接入变电站各电压等级的储能功率与储能容量，结合储能电站的功率与容量，实现接入变电站储能配置的合理分配，节省电网资源，为储能电站的经济高效运行提供了技术保证；且从调节范围的角度出发，以峰谷差作为基准，实现储能分配的合理性校验；3、选取电网运行的峰荷时段、谷荷时段、新能源大发时段和变电站本身峰荷、谷荷时段等特殊时段，通过判断储能是否能够按照电网运行要求实现满功率充放电的调控验证接入方案的合理性并对本站峰谷尖峰时刻储能运行方式的意见建议，进一步保证接入变电站的储能配置的准确性。