一种含电化学储能的新能源基地电压波动抑制方法与流程

本发明涉及新能源电网运行控制领域，尤其涉及一种含电化学储能的新能源基地电压波动抑制方法。

背景技术：

1、能源作为促进工业生产的物质基础，一直推动着人类经济和社会可持续发展。同时，电力行业对能源的需求日益增加。电力行业能源需由传统能源向环境友好型清洁能源转型，可再生清洁能源的使用比例不断提高，其中以风电、光电为代表。研究发现新能源发电技术的水平相对较低，对光能、风能等自然能源的利用没有形成有效的控制，还无法进行大规模的并网。通过储能技术的应用，可以在新能源发电侧实现电能时间或空间的转移，利用新能源进行发电，在缓解能源压力的同时，也有利于保护环境。

2、目前，风电、光电的输出功率持续高速增长，但由于电力是即发即用的能源形态，而且风电、光电的波动性、间歇性给电网带来了很大的挑战，其中储能装置参与风力发电与光伏发电的研究是一种有效的解决途径。储能装置可以在短时间内快速吸收或释放能量，抑制由于光电、风电功率的高频波动造成的新能源基地内部网络电压波动，但是现有的技术对利用储能装置的快速充放电能来抑制新能源基地内部网络电压波动的研究并不是很充分，因此，需要有一种有效的方法来解决这一问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明设计一种含电化学储能的新能源基地电压波动抑制方法，基于电化学储能抑制电压波动指数，将调节电化学储能充放电状态实现抑制新能源基地内部网络电压波动这一方法与其进行关联，通过电化学储能抑制电压波动指数反映出下一时刻新能源基地内部网络电压波动的趋势，以此提高或降低新能源基地内无功补偿装置的无功输出功率，从而实现抑制下一时刻新能源基地内部网络电压波动。

2、一种含电化学储能的新能源基地电压波动抑制方法，具体包括以下步骤：

3、步骤1：定义当前时刻电化学储能抑制电压波动指数；

4、定义电化学储能抑制电压波动指数如下：

5、

6、式中，t1,t2,...,tzrsi,...,tn为n个固定时间间隔的时刻，n为自然数，n＝1,2,...,zrsi为自然数，zrsi∈{1,2,...,n}，为tzrsi时刻新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率，phhxdcmax、phhxdcmin分别为t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率的最大值和最小值，为tzrsi时刻新能源基地光伏总输出功率，pghxdcmax、pghxdcmin分别为t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻新能源基地光伏总输出功率的最大值和最小值，为tzrsi时刻新能源基地风电总输出功率，pfhxdcmax、pfhxdcmin分别为t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻新能源基地风电总输出功率的最大值和最小值，为tzrsi时刻新能源基地电化学储能电池平均放电电压，为tzrsi时刻新能源基地电化学储能电池平均充电电压，为tzrsi时刻新能源基地光伏电板辐照强度，为tzrsi时刻新能源基地风电场平均风速；

7、步骤2：对n个固定时间间隔时刻的新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率新能源基地光伏总输出功率新能源基地风电总输出功率新能源基地所接入的电网的总负荷新能源基地电化学储能电池平均放电电压新能源基地电化学储能电池平均充电电压新能源基地光伏电板辐照强度以及新能源基地风电场平均风速进行测量，并建立时间序列；

8、在n个固定时间间隔时刻t1,t2,...,tzrsi,...,tn，其中n为自然数，n＝1,2,...,zrsi为自然数，zrsi∈{1,2,...,n}，测量新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率新能源基地光伏总输出功率新能源基地风电总输出功率新能源基地所接入的电网的总负荷新能源基地电化学储能电池平均放电电压新能源基地电化学储能电池平均充电电压新能源基地光伏电板辐照强度以及新能源基地风电场平均风速的值的时间序列：

9、

10、步骤3：对步骤2得到各项数据的时间序列进行归一化处理；

11、对各项数据进行归一化处理，得到新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率归一化值新能源基地光伏总输出功率归一化值新能源基地风电总输出功率归一化值新能源基地所接入的电网的总负荷归一化值新能源基地电化学储能电池平均放电电压归一化值新能源基地电化学储能电池平均充电电压归一化值新能源基地光伏电板辐照强度归一化值新能源基地风电场平均风速归一化值具体为：

12、

13、式中，phhxdcmax，pghxdcmax，pfhxdcmax，pyhxdcmax，ufhxdcmax，uchxdcmax，lxhxdcmax，vfhxdcmax分别为新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率，新能源基地光伏总输出功率，新能源基地风电总输出功率，新能源基地所接入的电网的总负荷，新能源基地电化学储能电池平均放电电压，新能源基地电化学储能电池平均充电电压，新能源基地光伏电板辐照强度，新能源基地风电场平均风速在t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最大值；phhxdcmin，pghxdcmin，pfhxdcmin，pyhxdcmin，ufhxdcmin，uchxdcmin，lxhxdcmin，vfhxdcmin分别为新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率，新能源基地光伏总输出功率，新能源基地风电总输出功率，新能源基地所接入的电网的总负荷，新能源基地电化学储能电池平均放电电压，新能源基地电化学储能电池平均充电电压，新能源基地光伏电板辐照强度，新能源基地风电场平均风速在t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量值中的最小值；

14、步骤4：基于所测量数据归一化值计算新能源基地光伏总输出功率及新能源基地风电总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子；

15、步骤4.1：计算新能源基地光伏总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子δgfp：

16、

17、式中，为tn时刻新能源基地光伏总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子，ηdt为电化学储能电站电能平均转化率，经计算电化学储能电站电能平均转化率为常数，取ηdt＝81％，为新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率归一化值，为新能源基地所接入的电网的总负荷归一化值，为新能源基地光伏总输出功率归一化值，为新能源基地电化学储能电池平均充电电压归一化值，为新能源基地光伏电板辐照强度归一化值；

18、步骤4.2：计算新能源基地风电总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子ξfdp：

19、

20、式中，为tn时刻新能源基地风电总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子，ηdt为电化学储能电站电能平均转化率，经计算电化学储能电站电能平均转化率为常数，取ηdt＝81％，为新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率归一化值，为新能源基地风电总输出功率归一化值，为新能源基地风电场平均风速归一化值，为新能源基地所接入的电网的总负荷归一化值，为新能源基地电化学储能电池平均放电电压归一化值；

21、步骤5：计算tn+1时刻新能源基地内新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率归一化值、新能源基地光伏总输出功率归一化值、新能源基地风电总输出功率归一化值、新能源基地所接入的电网的总负荷归一化值、新能源基地电化学储能电池平均放电电压归一化值、新能源基地电化学储能电池平均充电电压归一化值、新能源基地光伏电板辐照强度归一化值、新能源基地风电场平均风速归一化值的预测值；

22、

23、式中为各项数据tn+1时刻的数据归一化值预测矩阵；

24、为各项数据在t1,t2,...,tzrsi,...,tn这n个固定时间间隔的时刻测量得到的实测数据归一化值矩阵；

25、为影响因子矩阵；

26、根据公式6计算得到在未来下一时刻tn+1新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率归一化值新能源基地光伏总输出功率归一化值新能源基地风电总输出功率归一化值新能源基地所接入的电网的总负荷归一化值新能源基地电化学储能电池平均放电电压归一化值新能源基地电化学储能电池平均充电电压归一化值新能源基地光伏电板辐照强度归一化值新能源基地风电场平均风速归一化值

27、步骤6：计算未来下一时刻tn+1电化学储能抑制电压波动指数的预测值基于此，调整电化学储能的荷电状态以及无功补偿装置输入输出无功功率，抑制新能源基地内部网络电压波动。

28、所述未来下一时刻tn+1电化学储能抑制电压波动指数的预测值具体为：

29、

30、式中，为tn+1时刻新能源基地所接入的电网的火电机组总输出功率的归一化值，为tn+1时刻新能源基地光伏总输出功率的归一化值，为tn+1时刻新能源基地风电总输出功率的归一化值，为tn+1时刻新能源基地所接入的电网的总负荷的归一化值，为tn+1时刻新能源基地电化学储能电池平均放电电压的归一化值，为tn+1时刻新能源基地电化学储能电池平均充电电压的归一化值，为tn时刻新能源基地光伏总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子，为tn时刻新能源基地风电总输出功率对电化学储能抑制电压波动指数的影响因子；

31、根据公式7若计算得到电化学储能抑制电压波动指数预测值此时新能源基地内部网络电压波动相较于新能源基地内部网络的额定电压会有增大的趋势，应对电化学储能进行充电以提升荷电状态，并同时降低新能源基地内无功补偿装置的无功输出功率；若计算得到电化学储能抑制电压波动指数预测值此时新能源基地内部网络电压波动相较于新能源基地内部网络的额定电压会有减小的趋势，使电化学储能进行放电以降低荷电状态，并同时提高新能源基地内无功补偿装置的无功输出功率。

32、本发明有益技术效果：

33、本发明为抑制光电、风电功率的高频波动而造成新能源基地电压波动提供了一种含电化学储能的新能源基地电压波动抑制方法，电化学储能接入新能源基地可有效抑制新能源基地内部网络电压波动，根据新能源基地所接入的火力发电以及新能源基地光伏发电、风力发电的运行特点进行电化学储能抑制电压波动指数预测，通过对电化学储能抑制电压波动指数所需数据进行实时监测，并计算出下一时刻电化学储能抑制电压波动指数所需数据的预测值，进而准确计算出下一时刻电化学储能抑制电压波动指数。根据电化学储能抑制电压波动指数预测出下一时刻新能源基地内部网络电压波动趋势，通过电化学储能电站对新能源基地内部网络无功功率的吸收与释放来抑制下一时刻新能源基地内部网络电压波动，达到抑制新能源基地内部网络电压波动的目的。