新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法。

背景技术：

1、随着新能源的持续并网，电力系统中的新能源占比持续增加，其间歇性和波动性对电网安全稳定运行造成的冲击也日益加剧，系统频率响应能力显著下降。同时，高压直流输电容量的不断提高，增加了电网大容量功率缺失的风险和频率恶化速度，导致电网对备用容量和快速频率响应资源的需求随之增加。大容量电化学储能装置具有调节范围大、快速响应、可双向调节的特点，可为电网运行提供调峰、调频、惯性支撑等多种服务，是提高电网运行灵活性和安全性的重要技术手段。目前对于电化学储能装置的规划方法往往从平抑新能源出力波动、提供惯性支撑、提供一次调频等角度出发，结合经济性分析，分别针对某一项服务进行容量规划。此外，通过各类滤波算法将净负荷波动曲线分解，利用电化学储能装置满足高频波动分量的调节需求，利用抽水蓄能等储能装置满足低频波动分量的调节需求的规划方案也是一类常用方法。

2、目前，针对电化学储能的容量规划，已有多种解决方案，例如：

3、1、杨丘帆等人发表的“提升电网惯性与一次调频性能的储能容量配置方法”电力建设：2020，41(10)：116-124，该论文提出了一种定量配置储能的方法，能够维持新能源机组取代传统机组接入前后，系统惯性大小以及一次调频能力不变。

4、2、詹勋淞发表的“高比例可再生能源电网多尺度电源灵活性评估和储能配置研究”，2020，华南理工大学，该文章针对含可再生能源电力系统中灵活性需求的多时间尺度特性，构建了一个多尺度复合储能系统框架，并考虑了储能配置的经济性和系统运行的灵活性，建立了一个基于双层决策问题的多尺度储能配置模型。

5、3、杨天蒙发表的“含高渗透率风电电力系统中复合储能优化配置研究”，2017，华中科技大学，该文章研究并提出了在含高渗透率风电的电力系统中配置由电化学储能和抽水蓄能构成的复合储能系统，并以系统的年总费用最小为目标，对复合储能系统的容量优化进行了研究，基于对算例系统的计算分析，验证了模型及优化方法的有效性。

6、综上，目前已有的电化学储能规划方法多数是通过结合某一种调节需求与经济性指标进行容量规划或包含于某种混合储能的规划方案，缺乏以电化学储能作为主体，没有综合考虑惯性、调频和调峰的储能的规划方案，

7、因此现有技术存在因新能源的间歇性和波动性对电网安全稳定运行造成的冲击，导致系统频率响应能力显著下降的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在因新能源的间歇性和波动性对电网安全稳定运行造成的冲击，导致系统频率响应能力显著下降的问题，提出一种新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法。

2、本申请的技术方案是：新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，包括：

3、s1：构建复合储能系统模型；

4、所述复合储能系统模型包括：电化学储能装置和抽水蓄能电站；所述抽水蓄能电站用于电网调峰，所述电化学储能装置用于辅助电网调峰；基于新能源并网对电网的影响可知，其所需配置的复合储能系统应尽量满足大容量、大功率、充放电效率高、充放电速度快等特性。然而，目前暂没有哪一种类的储能技术能够同时具备上述特性。因此，为达到充分消纳大规模新能源以及提高系统运行经济性的目的，为系统配置如图1所示的由电化学储能和抽水蓄能构成的复合储能系统是一种合适的布局方案；

5、所述抽水蓄能电站用于电网调峰，发挥抽水蓄能电站容量大，调节时间长的优势，由于受抽水蓄能电站周围自然资源制约，抽蓄电站建设地点相对固定，其规划较为完善，因此新能源场站配套电化学储能装置的快速容量规划方法将抽蓄电站设为已知条件；

6、所述电化学储能装置用于调峰资源不足时辅助参与系统调峰；补偿新能源并网造成的系统惯量下降、调频能力不足的问题；

7、所述电化学储能装置配置在新能源电场出口处或新能源集中汇集地区；

8、s2：针对电网的惯性支撑进行容量规划，得到惯性支撑的电化学储能装置规划容量；

9、考虑到电力系统在传统同步发电机组的惯性下具有较好的稳定性，针对电力系统中的惯性支撑的电化学储能装置规划容量，主要是指确定电力系统中用于提供虚拟惯性支撑的装置(如电化学储能装置)所需的适当容量。这个容量配置是为了确保电力系统在面临负载波动或发电量变化时能够保持稳定；

10、s3：针对电网的一次调频进行容量规划，得到一次调频的电化学储能装置规划容量：

11、s4：针对电网的调峰进行容量规划，得到调峰的电化学储能装置规划容量：

12、s5：综合s2获得的惯性的储能装置规划容量、s3获得的一次调频的电化学储能装置规划容量、s4获得的调峰的电化学储能装置规划容量进行容量规划，得到最终规划储能装置规划容量；

13、s6：将s5获得的最终规划储能装置规划容量根据s1构建的电化学储能装置分配容量，得到电化学储能装置的规划容量，并根据获得的电化学储能装置的规划容量设计电化学储能装置的惯性控制器参数。

14、本发明存在的优势为：本发明在采用惯性控制和下垂控制的基础上，设计了储能装置的惯性控制器参数，并提出了一种新能源场站配套电化学储能装置的快速容量配置方法，实现了综合考虑多时间尺度，即覆盖惯性、调频和调峰的电化学储能装置快速容量规划且计算简单、易于实现。本发明可以使新能源场站具备近似传统火电机组的惯性、调频能力，同时补偿电力系统整体的调峰缺口，提高系统频率稳定性。

技术特征：

1.新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述方法具体过程为：

2.根据权利要求1所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s2中针对电网的惯性支撑进行容量规划，得到惯性支撑的电化学储能装置规划容量的具体过程为：

3.根据权利要求2所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s2.1中设置针对惯性支撑的电化学储能装置规划容量目标设为：新能源场站和复合储能系统组合接入电网后的等效惯性时间常数与电力系统中的火电机组的最小惯性时间常数相同；具体过程为：

4.根据权利要求3所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s3中针对电网的一次调频进行容量规划，得到一次调频的电化学储能装置规划容量；具体过程为：

5.根据权利要求4所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s3.1中设置一次调频的电化学储能装置规划容量目标；具体过程为：

6.根据权利要求5所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s4中针对电网的调峰进行容量规划，得到调峰的电化学储能装置规划容量；具体过程为：

7.根据权利要求6所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s4.1中统计电网的调峰需求量fpr_rq；具体过程为：

8.根据权利要求7所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s5中综合s2获得的惯性的储能装置规划容量、s3获得的一次调频的电化学储能装置规划容量、s4获得的调峰的电化学储能装置规划容量进行容量规划，得到最终储能装置规划容量；具体过程为：

9.根据权利要求8所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，所述s6中将s5获得的最终规划储能装置规划容量根据新能源场站的总额定容量，得到每一个电化学储能装置的规划容量，并根据获得的电化学储能装置的规划容量设计每一个电化学储能装置的惯性控制器参数，具体过程：

10.根据权利要求9所述的新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法。针对现有技术中存在因新能源的间歇性和波动性对电网安全稳定运行造成的冲击，导致系统频率响应能力显著下降的问题，提出一种新能源场站配套电化学储能装置的容量规划方法。本发明在采用惯性控制和下垂控制的基础上，设计了储能装置的惯性控制器参数，并提出了一种新能源场站配套电化学储能装置的快速容量配置方法，实现了综合考虑多时间尺度，即覆盖惯性、调频和调峰的电化学储能装置快速容量规划且计算简单、易于实现。本发明可以使新能源场站具备近似传统火电机组的惯性、调频能力，同时补偿电力系统整体的调峰缺口，提高系统频率稳定性。

技术研发人员：李卫星,晁璞璞,金泳霖,丁皓天,张凯,宋文婷,朱天宇
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31