计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法与流程

本发明涉及电化学储能电站，特别涉及一种计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法。

背景技术：

1、随着新能源渗透率的不断增加，我国电力系统电子化特性日益显著，与此同时，以火电为主的传统调频资源受限于自身技术性能难以应对新能源出力的波动性和不确定性，电网面临巨大的调频压力。储能资源凭借灵活性高的特点成为了辅助系统调频的有效手段，储能资源呈现出多元化发展态势，然而如何充分协调多储能资源以提高整体调频响应能力仍是目前需要关注解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，能够进一步提高区域内多储能电站调频指令响应能力，为多储能电站参与电网调频的优化控制策略提供理论参考。

2、为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

3、本发明提供的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，包括如下步骤：

4、s1、建立多储能电站调频功率分配模型，包括多储能电站成本、基于可用容量系数的多储能电站充放电成本、可用容量系数非作用区间内的功率分配模型、基于可用容量系数的多储能电站功率分配模型的目标函数、以及多储能电站调频功率分配模型的约束条件；

5、s2、建立多储能单元调频功率分配模型，包括充放电抗拒系数、多储能单元调频功率分配模型的目标函数以及约束条件；

6、s3、建立多储能电站控制策略评价指标，包括储能资源响应偏差率指标、储能资源单位调频成本指标、储能单元荷电状态(state of charge，soc)均衡程度指标、以及储能单元健康状态(state of health，soh)均衡程度指标。

7、进一步地，步骤s1中，多储能电站成本包括储能电站的能量损耗成本及寿命折损成本；

8、能量损耗成本的表达式如下：

9、

10、式中，为储能电站i的能耗成本，ce、ci,p分别为储能电站i的单位功率成本和上网电价，分别为储能电站i的充、放电功率，分别为储能电站i的充、放电效率，δt为调度步长；

11、寿命折损成本的表达式如下：

12、

13、式中，为储能电站i的寿命折损成本，pi,n、ei,n分别表示储能电站i的额定功率和容量，ni,dod＝100％为储能电站i在100％放电深度下的循环次数，kp为常数，取值为1。

14、进一步地，基于可用容量系数的多储能电站充放电成本中，可用容量系数的表达式如下：

15、

16、式中，分别表示储能电站的充电容量系数和放电容量系数，si(t-1)、si,min、si,max、si,j(t-1)分别表示储能电站的上一时刻soc的实际值、soc下限、soc上限以及内部储能单元上一时刻的实际值；

17、基于可用容量系数的多储能电站充放电成本的表达式如下：

18、

19、式中，分别表示基于充放电容量系数修正前后的储能电站单位充放电成本。

20、进一步地，可用容量系数非作用区间内的功率分配模型包括表征储能电站soc均衡程度的自适应系数、表征低成本储能电站的调节能力的自适应系数；

21、表征储能电站soc均衡程度的自适应系数的表达式如下：

22、

23、式中，v1为储能电站soc均衡程度系数，均衡时为0，反之为1；为t时刻下所有储能电站的soc平均值；

24、表征低成本储能电站的调节能力的自适应系数的表达式如下：

25、

26、式中，v2为低成本储能电站的调节能力系数，sk,max、sk,min、sk(t)分别为低成本储能电站soc最大值、最小值及实际值；

27、基于可用容量系数的多储能电站功率分配模型的目标函数的表达式如下：

28、

29、式中，为以储能电站额定功率对应的运行成本为基准值下的储能电站运行成本标幺值；sa为可用容量系数作用区间。

30、进一步地，多储能电站调频功率分配模型的约束条件包括多储能电站的agc指令平衡约束、出力上下限约束、容量上下限约束、以及潮流约束；

31、多储能电站的agc指令平衡约束的表达式如下：

32、

33、式中，pagc(t)为t时刻区域内所有储能资源承担的agc指令，pi(t)为t时刻第i个储能电站出力；

34、多储能电站的出力上下限约束的表达式如下：

35、

36、式中，表示t时刻第i个储能电站的充放电状态的0-1变量；

37、多储能电站的容量上下限约束的表达式如下：

38、

39、式中，ei(t)表示t时刻第i个储能电站的能量；

40、多储能电站的潮流约束的表达式如下：

41、

42、式中，i、j表示节点标号；xij、pij分别为节点ij之间所连线路电抗值和传输功率；θi为节点i相角；pi为节点i注入功率；pline为线路传输功率矩阵；pnode为节点注入功率矩阵；α为节点-线路功率灵敏度，即节点i注入1mw功率在相关线路引起αmw波动；为线路允许功率波动的上下限。

43、进一步地，步骤s2中，充放电抗拒系数基于储能单元健康状态，其表达式如下：

44、

45、式中，δsohi,j(t)为储能电站i内部单元j的寿命折损；δei,j(t)为储能电站i内部单元j的充放电电量；ωi,j(t)为储能单元soh抗拒系数；为储能电站i内部单元j的额定容量；

46、多储能单元调频功率分配模型的目标函数的表达式如下：

47、

48、式中，si,j(t-1)、si,mean(t-1)分别表示t-1时刻下储能电站i内部单元j的soc实际值和所有储能单元的soc平均值；δsi,j(t)为t时刻下储能单元j的soc变化量；

49、多储能单元调频功率分配模型的约束条件包括多储能单元的功率平衡约束、出力上下限约束、以及容量上下限约束；

50、多储能单元的功率平衡约束的表达式如下：

51、

52、式中，pi,j(t)为储能电站i中第j个储能单元出力；为储能电站i中第j个储能单元放电功率；为为储能电站i中第j个储能单元充电功率；

53、多储能单元的出力上下限约束的表达式与多储能电站的出力上下限约束的表达式相同，多储能单元的容量上下限约束的表达式与多储能电站的容量上下限约束的表达式相同。

54、进一步地，步骤s3中，储能资源响应偏差率指标的表达式如下：

55、

56、式中，σ％为储能资源响应偏差率；

57、储能资源单位调频成本指标的表达式如下：

58、

59、式中，μ表示储能资源的单位调频功率的运行成本，μ越小，经济性越好；

60、储能单元soc均衡程度指标的表达式如下：

61、

62、式中，si,idex为储能电站i内部单元的soc均衡程度指标，si,idex越小，内部单元的soc均衡程度越好，储能电站参与调频的可持续性越强；

63、储能单元soh均衡程度指标的表达式如下：

64、

65、式中，sohi,idex表示仿真时段末储能电站i内部单元soh损耗均衡程度，sohi,idex越小，内部单元的soh均衡程度越好，储能电站参与调频的可持续性越强。

66、本发明能够取得如下技术效果：

67、本发明提供的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，针对区域内储能资源因调频指令分配不均使部分电站提前丧失充/放电能力，导致后续调频需求响应能力不足的问题，在上层通过引入可用容量状态系数和关于储能资源调节能力的自适应系数，设计了储能电站调频功率分区优化分配模型，实现调频功率在各储能电站的均衡分配，在下层计及健康状态(state of health,soh)和抗拒系数，与储能单元荷电状态(state of charge,soc)均衡恢复构成目标函数，实现soh高的储能单元优先恢复soc，所提方法能够在保障一定经济性的同时可提高区域内储能资源的响应调频指令的能力，实现储能资源的尽限利用。

技术特征：

1.一种计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，步骤s1中，所述多储能电站成本包括储能电站的能量损耗成本及寿命折损成本；

3.根据权利要求2所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，所述基于可用容量系数的多储能电站充放电成本中，可用容量系数的表达式如下：

4.根据权利要求2所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，所述可用容量系数非作用区间内的功率分配模型包括表征储能电站soc均衡程度的自适应系数、表征低成本储能电站的调节能力的自适应系数；

5.根据权利要求2所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，所述多储能电站调频功率分配模型的约束条件包括多储能电站的agc指令平衡约束、出力上下限约束、容量上下限约束、以及潮流约束；

6.根据权利要求5所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，步骤s2中，所述充放电抗拒系数基于储能单元健康状态，其表达式如下：

7.根据权利要求1所述的计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，其特征在于，步骤s3中，所述储能资源响应偏差率指标的表达式如下：

技术总结
本发明涉及电化学储能电站技术领域，特别涉及一种计及可用容量和调频成本的多储能电站调频功率分配方法，包括如下步骤：建立多储能电站调频功率分配模型、建立多储能单元调频功率分配模型、建立多储能电站控制策略评价指标。针对区域内储能资源因调频指令分配不均使部分电站提前丧失充/放电能力，导致后续调频需求响应能力不足的问题，在上层引入可用容量状态系数和关于储能资源调节能力的自适应系数，设计了优化分配模型，实现调频功率在各储能电站的均衡分配，在下层计及健康状态和抗拒系数，与储能单元荷电状态均衡恢复构成目标函数，实现健康状态高的储能单元优先恢复荷电状态，保障经济性的同时提高区域内储能资源响应调频指令的能力。

技术研发人员：郭琦,闫军,李军徽,宋清龙,郝乾鹏,李强,李翠萍,朱星旭,姚顺,张敏昊,王司宇,任杰,李文泽,陈震宇,戴玮
受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23