一种储能电力系统调度优化方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及电力调度，特别是涉及一种储能电力系统调度优化方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、为应对能源与环境危机，全球新能源大规模并网替代传统火电机组。以风光为代表的可再生能源具有间歇性、随机性和波定性，导致系统难以实现实时供需平衡，储能可很好地解决可再生能源引入的挑战，提高电力系统可再生能源消纳率，在电力系统中具有越来越重要的地位。截至2022年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2gw，2022年全球新型储能累计装机量达到45.8gw，同比增长超80％；新增新型储能装机量为20.4gw，其中94％为锂离子电池储能项目。新能源电力电子解耦特性及其最大功率跟踪模式使系统相对惯量水平逐渐降低，调频能力相对减弱。电力系统大停电事故，本质都与高比例新能源接入导致的系统惯量和调频能力不足有关。电化学储能具备双向功率、控制灵活的特点，改进并网变流器控制策略使储能具备惯量响应和调频能力参与系统调度以及获得学者的广泛关注。储能系统运行具有较强的时间耦合性，其充放电、惯量响应和调频应满足储能的功率和能量约束，且运行系数变化复杂，建立一个充分考虑其充放电、虚拟惯量和调频的寿命衰减系数以及储能的频率支撑特性的经济调度模型对电网优化运行有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种储能电力系统调度优化方法、装置及电子设备，能够提高对储能系统进行电力调度优化的合理性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种储能电力系统调度优化方法，包括：

4、根据储能电力系统的充放电过程、虚拟惯量和调频容量，构建循环衰减模型；

5、基于所述循环衰减模型，构建储能电力系统调度模型；

6、求解所述储能电力系统调度模型，得到最优调度方案；

7、基于所述最优调度方案运行所述储能电力系统。

8、可选的，根据储能电力系统的充放电过程、虚拟惯量和调频容量，构建循环衰减模型，包括：

9、根据储能额定容量，以及多种储能材料的特性常数，确定半周期内储能电力系统的soc变化值对应的储能容量衰减模型；半周期t为充电半周期或放电半周期；

10、将所述储能容量衰减模型进行分段线性化处理，得到多个充放电深度段；

11、确定充放电深度段的斜率为对应的边际容量衰减值；

12、根据多个充放电深度段的斜率对应的边际容量衰减值，确定每个充放电深度段的容量衰减边际系数；

13、根据储能电力系统的虚拟惯量和调频容量，以及多个所述容量衰减边际系数，确定储能电力系统的储能循环系数；

14、确定储能电力系统的储能循环系数为循环衰减模型。

15、可选的，

16、所述储能容量衰减模型为：qcycle(ht)＝(aerated-b)htz；

17、其中，为储能容量衰减模型；a为第一种储能材料的特性常数；erated为储能额定容量；b为第二种储能材料的特性常数；ht为半周期t内储能电力系统的soc变化值；z为第三种储能材料的特性常数；

18、所述边际容量衰减值为：

19、其中，ki为第i个充放电深度段的边际容量衰减值；x为充放电深度段总数量；

20、所述容量衰减边际系数为：

21、其中，ωi为第i个充放电深度段的容量衰减边际系数；c为储能置换系数；ηdis为储能放电效率；

22、所述储能循环系数为：

23、

24、其中，we，t为第e个半周期t内的储能循环系数；为储能在第i个充放电深度段的放电功率，re,t,i为储能在第i个充放电深度段的调频容量，δt为单位时间长度；eh,t,i为第i个充放电深度段的惯量响应能量；he,t,i为第i个充放电深度段的虚拟惯量时间常数；为储能最大放电功率；δfmax为储能电力系统运行最大频率偏差；f0为系统额定频率。

25、可选的，所述储能电力系统调度模型包括目标函数和约束条件。

26、可选的，所述储能电力系统调度模型为：

27、min∑t(cgpg,t+∑ewe,t)；

28、其中，cg为同步发电机单位功率运行系数，pg,t为同步发电机在半周期t时段的出力。

29、可选的，所述约束条件包括：储能循环深度分段约束、储能其他约束、系统功率平衡约束、同步机约束、准稳态约束和线性化处理后的频率最低点约束。

30、可选的，所述储能循环深度分段约束为：

31、

32、其中，he，t为半周期t时段的虚拟惯量时间常数；re，t为半周期t时段的调频容量；为储能在半周期t时段内第i个充放电深度段的充电功率；为储能在半周期t时段的充电功率；为储能在半周期t时段的放电功率；soce,t,i储能在半周期t时段内第i个充放电深度段的荷电状态；soce，t为储能在放电半周期t时段的荷电状态；soce，t-1，i储能在半周期t-1时段内第i个充放电深度段的荷电状态；为第e个半周期的储能充电效率；为第e个半周期的储能放电效率；

33、所述储能其他约束为：

34、

35、其中，he.max为储能允许的最大虚拟惯量时间常数；βe为储能快速调频限幅；为放电功率上限；为储能放电0-1状态变量；为储能充电0-1状态变量；为储能在半周期t时段的充电功率；为储能最大充电功率；为储能在半周期t时段第i个充放电深度段的最大惯量响应功率；为储能最大放电功率；rocofmax为储能电力系统运行的最大频率变化率；soce,min为储能荷电状态的最小值；soce,max为储能荷电状态的最大值；

36、所述系统功率平衡约束为：

37、

38、其中，pg，t为同步机在半周期t时段的出力；pw,t为风电在半周期t时段的出力，pd,t为储能电力系统在半周期t时段的的负荷；

39、所述同步机约束为：

40、其中，为半周期t时段的机组开机状态，pgmin为同步机最小发电功率，rg,t为同步机调频容量，pgmax为同步机最大发电功率，βg为同步机pfr限幅；yg，t为同步机开停机状态变量；

41、所述准稳态约束为：pl,t-∑grg,t+∑ere,t≤0；

42、其中，pl,t为系统扰动功率；

43、所述线性化处理后的频率最低点约束为：

44、

45、其中，tc,e为储能调频响应时间；td,e为储能调频响应时间；δfmax为储能电力系统允许的最大频率偏差；td,g为同步机调频响应时间；tc，g为同步机调频爬坡时间；hsync为同步惯量；hsynt为储能虚拟惯量。

46、一种储能电力系统调度优化装置，包括：

47、循环衰减模型构建模块，用于根据储能电力系统的充放电过程、虚拟惯量和调频容量，构建循环衰减模型；

48、储能电力系统调度模型构建模块，用于基于所述循环衰减模型，构建储能电力系统调度模型；

49、储能电力系统调度模型求解模块，用于求解所述储能电力系统调度模型，得到最优调度方案；

50、储能电力系统调度优化模块，用于基于所述最优调度方案运行所述储能电力系统。

51、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行所述的一种储能电力系统调度优化方法。

52、可选的，所述存储器为可读存储介质。

53、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

54、本发明提供的一种储能电力系统调度优化方法、装置及电子设备，针对储能提供惯量支撑和调频频率支撑特性，建立储能充放电、虚拟惯量响应和调频的寿命衰减系数模型，然后建立考虑考虑频率安全约束的经济调度模型，最后将频率最低点约束转化为二阶锥约束实现线性化，对提高电网运行效率，降低系统运行系数，提高系统频率安全有指导意义，能够提高对储能系统进行电力调度优化的合理性。