一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控方法及装置与流程

本发明涉及电力，尤其涉及一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控方法及装置。

背景技术：

1、大力发展风、光等新能源发电，逐步替代传统化石能源机组，是加快新型电力系统建设，推动能源绿色低碳转型的重要途径。在此发展背景下，小区域电力系统可充分利用区内资源，构建源网荷储协调运行的发展格局，实现区域内100％新能源供电。但是，100％新能源电力系统的运行控制与现有电网具有显著不同，新能源出力的不确定性使得系统在安全运行条件下有功功率的平衡难以保证，可能出现新能源供电功率缺额或弃风弃光现象；对于远离负荷中心、无同步电源支撑的100％新能源电力系统，其电网强度较低，电压稳定裕度和动态电压支撑能力与以传统同步电源为主导的电力系统相比大幅下降，电压稳定性问题突出。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控方法及装置，能在减小纯新能源电力系统的总运行成本的情况下，有效降低系统的平均电压偏差，增加系统的节点电压安全裕度，从而提升电压稳定性。

2、本发明一实施例提供一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控方法，包括：

3、获取纯新能源电力系统的基础数据；其中，所述基础数据包括：电网节点数据、电网支路数据、风力发电机组功率数据、光伏发电机组功率数据、储能装置功率数据、储能装置负荷数据、直流通道性能数据；

4、根据所述基础数据，以电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合最小为目标，构建纯新能源电力系统调控模型的目标函数；并基于所述基础数据构建所述目标函数的风力发电机组出力约束、光伏发电机组出力约束、储能运行约束、直流通道运行约束、潮流约束和安全运行约束；

5、在风力发电机组出力约束、光伏发电机组出力约束、储能运行约束、直流通道运行约束、潮流约束和安全运行约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合最小时，纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率；

6、根据纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率对纯新能源电力系统的风力发电机组、光伏发电机组、储能装置和直流通道进行调控。

7、进一步地，所述电网节点数据，包括：电网节点总数、各节点的电压参考值、各节点电压上限和各节点电压下限；

8、所述电网支路数据，包括：各支路电阻值、各支路电抗值、各支路电流上限值矩阵、各支路电流下限值矩阵和各支路传输功率上限值；

9、所述风力发电机组功率数据，包括：风机注入各节点的实际有功功率上限、风机注入各节点的实际有功功率下限、风机注入各节点的实际无功功率上限、风机注入各节点的实际无功功率下限和风机变流器的功率因数角；

10、所述光伏发电机组功率数据，包括：光伏注入各节点的实际有功功率上限、光伏注入各节点的实际有功功率下限、光伏注入各节点的实际无功功率上限、光伏注入各节点的实际无功功率下限和光伏变流器的功率因数角；

11、所述储能装置功率数据，包括：各节点储能吸收和释放的最大有功功率、各节点储能释放的最大无功功率、各节点储能释放的最小无功功率、各节点储能吸收的最大无功功率、各节点储能吸收的最小无功功率、储能变流器功率因数的最大值和储能变流器功率因数的最小值；

12、所述储能装置负荷数据，包括：各节点储能的额定容量、各节点储能的初始荷电量、各节点储能吸收功率的效率和各节点储能释放功率的效率；

13、所述直流通道性能数据，包括：直流通道容量上限、直流通道容量下限、直流传输功率的最大上坡速率、直流传输功率的最大下坡速率和直流最小恒定运行时长。

14、进一步地，所述目标函数，具体为：

15、min f＝γ1f1+γ2f2；

16、

17、其中，f为纯新能源电力系统调控模型的目标函数；f1为电力系统总运行成本；f2为电网各节点电压总偏差；γ1为电力系统经济性指标的权重系数；γ2为电力系统安全性指标的权重系数；g1,t为系统t时刻的网络损耗；g2,t为系统t时刻的弃风弃光量；g3,t为系统t时刻的储能与电网交互功率；g4,t为系统t时刻的直流调节量；t为调度周期；n为电网节点总数；vi,t为t时刻节点i的电压有效值；vi,n为节点i的电压参考值；c1为网络损耗成本系数；c2为弃风弃光惩罚系数；c3为储能运行成本系数；c4为直流调节成本系数；iij,t为t时刻支路ij电流的有效值；rij为支路ij的电阻值；为t时刻接入节点i的风机功率；为t时刻风机注入节点i的实际有功功率；为t时刻接入节点i的光伏功率；为t时刻光伏注入节点i的实际有功功率；为t时刻节点i储能的有功吸收功率；为t时刻节点i储能的有功释放功率；为t时刻的直流传输功率；δt表示时间间隔；为t-1时刻的直流传输功率。

18、进一步地，所述风力发电机组出力约束，包括：

19、

20、其中，为t时刻风机注入节点i的实际有功功率；为风机注入节点i的实际有功功率的下限值；为风机注入节点i的实际有功功率的上限值；为t时刻风机注入节点i的实际无功功率；为风机注入节点i的实际无功功率的下限值；为风机注入节点i的实际无功功率的上限值；为节点i风机变流器的功率因数角。

21、进一步地，所述光伏发电机组出力约束，包括：

22、

23、

24、其中，为t时刻光伏注入节点i的实际有功功率；为光伏注入节点i的实际有功功率的下限值；为光伏注入节点i的实际有功功率的上限值；为t时刻光伏注入节点i的实际无功功率；为光伏注入节点i的实际无功功率的下限值；为光伏注入节点i的实际无功功率的上限值；为节点i光伏变流器的功率因数角。

25、进一步地，所述储能运行约束，包括：

26、

27、ei,t(0)＝ei,0；

28、

29、其中，为t时刻节点i储能的有功吸收功率；为t时刻节点i储能的有功释放功率；为节点i储能吸收和释放的最大有功功率；为节点i储能吸收的最小无功功率；为节点i储能吸收的最大无功功率；为t时刻节点i储能的无功吸收功率；为t时刻节点i储能的无功释放功率；为节点i储能变流器功率因数的最大值；为节点i储能变流器功率因数的最小值；为t时刻节点i储能的吸收和释放功率的状态，1为释放功率，0为吸收功率；为节点i储能的额定容量；ei,0为节点i储能的初始荷电量；ei,t为t时刻节点i储能在调度中的荷电量；为节点i储能的最小荷电量；为节点i储能的最大荷电量；为节点i储能吸收功率的效率；为节点i储能释放功率的效率；t为调度周期。

30、进一步地，所述直流通道运行约束，包括：

31、

32、其中，为t时刻的直流传输功率；为直流通道容量下限值；为直流通道容量上限值；drdc为直流传输功率的最大上坡速率；urdc为直流传输功率的最大下坡速率；表示t时刻直流是否进行功率调节，采用布尔取值；τ为直流最小恒定运行时长。

33、进一步地，所述潮流约束，包括：

34、

35、其中，为t时刻注入节点i的有功功率；为t时刻注入节点i的无功功率；为t时刻节点i的有功负荷；为t时刻节点i的无功负荷；abtn、abfn表示系统中节点i和节点j的功率流向关系，在功率从节点i流入节点j流出时，abtn为1；在功率从节点j流入节点i时，abfn为1；iij,t为t时刻支路ij电流的有效值；pij,t为t时刻支路ij传输的有功功率；qij,t为t时刻支路ij传输的无功功率；rij为支路ij的电阻值；xij为支路ij的电抗值；vi,t为t时刻节点i的电压有效值；vj,t为t时刻节点j的电压有效值。

36、进一步地，所述安全运行约束，包括：

37、

38、其中，为节点i电压下限值；为节点i电压上限值；为支路ij电流下限值矩阵；为支路ij电流上限值矩阵；sij,max为支路ij传输功率上限值；pij,t为t时刻支路ij传输的有功功率；qij,t为t时刻支路ij传输的无功功率。

39、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；

40、本发明一实施例对应提供了一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控装置，包括：数据获取模块、模型及约束条件构建模块、模型求解模块以及调控模块；

41、所述数据获取模块，用于获取纯新能源电力系统的基础数据；其中，所述基础数据包括：电网节点数据、电网支路数据、风力发电机组功率数据、光伏发电机组功率数据、储能装置功率数据、储能装置负荷数据、直流通道性能数据；

42、所述模型及约束条件构建模块，用于根据所述基础数据，以电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合最小为目标，构建纯新能源电力系统调控模型的目标函数；并基于所述基础数据构建所述目标函数的风力发电机组出力约束、光伏发电机组出力约束、储能运行约束、直流通道运行约束、潮流约束和安全运行约束；

43、所述模型求解模块，用于在风力发电机组出力约束、光伏发电机组出力约束、储能运行约束、直流通道运行约束、潮流约束和安全运行约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合最小时，纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率；

44、所述调控模块，用于根据纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率对纯新能源电力系统的风力发电机组、光伏发电机组、储能装置和直流通道进行调控。

45、通过实施本发明具有如下有益效果：

46、本发明提供了一种计及储能控制的纯新能源电力系统调控方法及装置，该方法基于纯新能源电力系统的基础数据构建了纯新能源电力系统调控模型的目标函数以及目标函数所对应的风力发电机组出力约束、光伏发电机组出力约束、储能运行约束、直流通道运行约束、潮流约束和安全运行约束，继而在上述约束条件下对目标函数进行求解，生成电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合最小时，纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率，再根据纯新能源电力系统的风力发电机组出力、光伏发电机组出力、储能有功吸收功率和直流传输功率对纯新能源电力系统的风力发电机组、光伏发电机组、储能装置和直流通道进行调控；通过构建以电力系统总运行成本和电网各节点电压总偏差综合的纯新能源电力系统调控模型的目标函数，在减小纯新能源电力系统的总运行成本的情况下，有效降低系统的平均电压偏差，增加系统的节点电压安全裕度，从而提升电压稳定性。