针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115021295A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210699617.1H02J3/24(2006.01)(22)申请日2022.06.20H02J7/00(2006.01)H02J15/00(2006.01)(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区回龙观镇北农路2号申请人国网山东省电力公司电力科学研究院(72)发明人洪烽贾欣怡李军季卫鸣任国瑞郝俊红房方(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师杜阳阳(51)Int.Cl.H02J3/32(2006.01)H02J3/28(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法及系统(57)摘要本发明涉及一种针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法及系统，属于电网技术领域，利用钠离子电池加飞轮的混合储能系统参与风电场一次调频进行容量配置，根据风电站输出功率历史数据，小波包分解方法处理风电功率历史数据得到符合风电并网波动标准的并网功率和混合储能功率指令，钠离子电池平抑低频波动分量，并利用飞轮平抑高频波动分量，从而利用粒子群算法求解带权重的平抑指标和电能利用率最高的混合储能容量优化配置数学模型，获得最优容量配置结果，提升了风电场参与电网一次调频响应速率，平抑风电功率波动，保持电力系统频率稳定。CN115021295ACN115021295A权利要求书1/3页1.一种针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法，其特征在于，风电场混合储能系统包括风电机组和储能单元，风电机组向电网输送电力并向储能单元充电，所述储能单元用于当电网出现一次调频需求时参与电网一次调频，所述储能单元包括钠离子电池和飞轮；所述方法包括：建立风电场的输出功率平抑目标函数；以风电场和储能单元参与一次调频时的电量利用率最大为目标，建立最高电能利用率函数；加权输出功率平抑目标函数和最高电能利用率函数，确定混合储能容量优化配置模型；获取风电场的多个历史输出功率，并对多个历史输出功率进行小波包分解，获得历史输出功率的低频波动分量和高频波动分量；利用钠离子电池平抑所述低频波动分量，并利用飞轮平抑所述高频波动分量；根据平抑后的低频波动分量和平抑后的高频波动分量，采用粒子群优化算法对所述混合储能容量优化配置模型进行寻优，获得风储容量配置最优结果；所述风储容量配置最优结果包括钠离子电池最优容量和飞轮最优容量。2.根据权利要求1所述的针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述风电场的输出功率平抑目标函数为式中，Φ为输出功率平抑目标，ΔP′H(t)表示t时刻飞轮平抑后的高频波动分量，ΔP′L(t)表示t时刻钠离子电池平抑后的低频波动分量，T表示总采样时间。3.根据权利要求2所述的针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述建立最高电能利用率函数，具体包括：建立弃风量模型为Ew＝∑[Pby(t)Δt]；式中，EW为弃风量，Pby(t)为风电在t时刻因一次调频产生的实际弃风量，Δt为采样时间间隔；建立调频收益电量模型为Ef＝∑[Phly(t)Δt+EB(t)]；式中，Ef为风电参与一次调频奖励的电量，Phly(t)为t时刻被利用的风电参与一次调频的备用功率，EB(t)为t时刻储能参与一次调频提供的电量；建立调频惩罚电量模型为Enf＝Δt∑[PT(t)‑Phly(t)‑PB(t)]；式中，Enf为调频惩罚电量，PT(t)为t时刻一次调频需求值，PB(t)为t时刻储能的发电功率；根据弃风量模型、调频收益电量模型和调频惩罚电量模型，利用公式Emin＝Ew+Enf‑Ef，获得最高电能利用率函数；式中，Emin为不能进行利用的最小电量。4.根据权利要求3所述的针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述加权输出功率平抑目标函数和最高电能利用率函数，确定混合储能容量优化配置模型，具体包括：加权输出功率平抑目标函数和最高电能利用率函数，获得混合储能容量优化配置函数为Fmin＝α·Emin+β·Φ；式中，Fmin为最优目标值，α、β分别为第一、第二权重；利用熵权法计算混合储能容量优化配置函数中第一权重的值和第二权重的值；将第一权重的值和第二权重的值带入混合储能容量优化配置函数中，确定混合储能容2CN115021295A权利要求书2/3页量优化配置模型。5.根据权利要求4所述的针对一次调频的风电场混合储能容量优化配置方法，其特征在于，所述混合储能容量优化配置模型的约束条件包括：储能单元充放电功率约束和SOC约束；所述储能单元充放电功率约束为和式中，Pnl(t)为钠离子电池t时刻的功率，Pnl