一种多类型储能电站性能评估方法、系统、设备及介质与流程

    专利2025-04-09  39


    本发明涉及调频能力仿真测试领域,具体涉及一种多类型储能电站性能评估方法、系统、设备及介质。


    背景技术:

    1、火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用;兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟;氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破;到2030年,新型储能全面市场化发展。在此背景下,储能应用日趋规模化,能够在暂稳态多场景下发挥电力保供、惯量支撑、一次调频、参与agc、avc等诸多作用。

    2、然而现有技术缺少针对多类型的储能电站调频性能的评估。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术缺少针对多类型的储能电站调频性能评估的问题,本发明提出了一种多类型储能电站性能评估方法,包括:

    2、基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比;

    3、基于所述各类调频资源容量占比和预先构建的时域仿真模型,采用simulink求解得到电力系统调频期间的频率波形图;

    4、基于所述电力系统调频期间的频率波形图对调频过程进行分析得到一次调频和二次调频性能指标;

    5、基于所述一次调频指标和二次调频性能指标对多类型储能电站性能进行评估。

    6、可选的,所述基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比,包括:

    7、基于所述存储电源数据中的机组容量、机组运行状态,以及所述各类型储能数据中的储能容量计算调频资源总容量;

    8、基于机组容量、储能容量和机组运行状态,结合所述调频资源总容量计算各类调频资源容量占比;

    9、其中,所述存储电源数据包括机组容量;所述各类型储能数据包括储能容量。

    10、可选的,所述调频资源总容量按下式计算:

    11、

    12、式中,sg表示发电机组调频容量,se表示储能的调频容量,表示时间集合;表示随机场景集合;表示发电机组集合,表示待建发电机组集合,表示电池储能集合,表示待建电池储能集合,vg,s,t、ve,s,t分别为场景s时刻t下机组g和储能e的运行状态;s表示单个电源或储能机组的容量;sall,s,t表示场景s时刻t中节点b的调频资源总容量。

    13、可选的,所述基于机组容量、储能容量和机组运行状态,结合所述调频资源总容量计算各类调频资源容量占比,包括:

    14、基于已建火电机组调频容量、待建火电机组的运行状态和所述调频资源总容量计算火电机组容量占比;

    15、基于已建风电机组调频容量、待建风电机组的运行状态和所述调频资源总容量计算风电机组容量占比;

    16、基于已建光伏电机组调频容量、待建光伏机组的运行状态和所述调频资源总容量计算光伏机组容量占比;

    17、基于已建电池储能调频容量、待建电池储能的运行状态和所述调频资源总容量计算电池储能容量占比;

    18、基于已建压缩空气储能调频容量、待建压缩空气储能的运行状态和所述调频资源总容量计算压缩空气储能容量占比;

    19、基于已建飞轮储能调频容量、待建飞轮储能的运行状态和所述调频资源总容量计算飞轮储能容量占比;

    20、其中,所述各类调频资源容量占比包括火电机组容量占比、风电机组容量占比、光伏机组容量占比、电池储能容量占比、压缩空气储能容量占比和飞轮储能容量占比。

    21、可选的,所述一次调频指标包括月度平均合格率、准稳态频率偏差、响应时间、频率安全裕度、频率变化速率;

    22、所述二次调频性能指标包括:月度平均合格率、准稳态频率偏差、响应时间、频率变化速率。

    23、可选的,所述频率安全裕度按下式计算:

    24、

    25、式中:α为频率安全裕度;fnadir为频率跌落最低值;为频率跌落限值;f0为系统额定频率。

    26、可选的,所述基于所述一次调频指标和二次调频性能指标对多类型储能电站性能进行评估,包括:

    27、若所述一次调频指标和所述二次调频性能指标均满足设定阈值,则所述多类型储能电站性能优,否则所述多类型储能电站性能差。

    28、再一方面,本技术还提供了一种多类型储能电站性能评估系统,包括:

    29、输入模块,用于基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比;

    30、求解模块,用于基于所述各类调频资源容量占比和预先构建的时域仿真模型,采用simulink求解得到电力系统调频期间的频率波形图;

    31、指标提取模块,用于基于所述电力系统调频期间的频率波形图对调频过程进行分析得到一次调频和二次调频性能指标;

    32、评估模块,用于基于所述一次调频指标和二次调频性能指标对多类型储能电站性能进行评估;

    33、其中,所述时域仿真模型是基于多类型储能电站中元件间拓扑关系构建的。

    34、可选的,所述评估模块具体用于:

    35、若所述一次调频指标和所述二次调频性能指标均满足设定阈值,则所述多类型储能电站性能优,否则所述多类型储能电站性能差。

    36、可选的,还包括:多机频率响应模块;

    37、所述多机频率响应模块,用于建立包括火储联合调频、风储联合调频和光储联合调频的风光火差异化调频策略,并结合电池储能、飞轮储能和压缩空气储能对频率响应的影响,建立多类型储能的多机频率响应模型。

    38、可选的,所述输入模块,包括:

    39、总容量计算子模块,用于基于所述存储电源数据中的机组容量、机组运行状态,以及所述各类型储能数据中的储能容量计算调频资源总容量;

    40、占比计算子模块,用于基于机组容量、储能容量和机组运行状态,结合所述调频资源总容量计算各类调频资源容量占比;

    41、其中,所述存储电源数据包括机组容量;所述各类型储能数据包括储能容量。

    42、可选的,所述总容量计算子模块按下式计算调频资源总容量:

    43、

    44、式中,sg表示发电机组调频容量,se表示储能的调频容量,表示时间集合;表示随机场景集合;表示发电机组集合,表示待建发电机组集合,表示电池储能集合,表示待建电池储能集合,vg,s,t、ve,s,t分别为场景s时刻t下机组g和储能e的运行状态;s表示单个电源或储能机组的容量;sall,s,t表示场景s时刻t中节点b的调频资源总容量。

    45、可选的,占比计算子模块具体用于:

    46、基于已建火电机组调频容量、待建火电机组的运行状态和所述调频资源总容量计算火电机组容量占比;

    47、基于已建风电机组调频容量、待建风电机组的运行状态和所述调频资源总容量计算风电机组容量占比;

    48、基于已建光伏电机组调频容量、待建光伏机组的运行状态和所述调频资源总容量计算光伏机组容量占比;

    49、基于已建电池储能调频容量、待建电池储能的运行状态和所述调频资源总容量计算电池储能容量占比;

    50、基于已建压缩空气储能调频容量、待建压缩空气储能的运行状态和所述调频资源总容量计算压缩空气储能容量占比;

    51、基于已建飞轮储能调频容量、待建飞轮储能的运行状态和所述调频资源总容量计算飞轮储能容量占比;

    52、其中,所述各类调频资源容量占比包括火电机组容量占比、风电机组容量占比、光伏机组容量占比、电池储能容量占比、压缩空气储能容量占比和飞轮储能容量占比。

    53、可选的,所述一次调频指标包括月度平均合格率、准稳态频率偏差、响应时间、频率安全裕度、频率变化速率;

    54、二次调频性能指标包括:月度平均合格率、准稳态频率偏差、响应时间、频率变化速率。

    55、可选的,所述频率安全裕度按下式计算:

    56、

    57、式中:α为频率安全裕度;fnadir为频率跌落最低值;为频率跌落限值;f0为系统额定频率。

    58、再一方面,本技术还提供了一种计算设备,包括:一个或多个处理器;

    59、处理器,用于执行一个或多个程序;

    60、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,实现如上述所述的一种多类型储能电站性能评估方法。

    61、再一方面,本技术还提供了一种计算机可读存储介质,其上存有计算机程序,所述计算机程序被执行时,实现如上述所述的一种多类型储能电站性能评估方法。

    62、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

    63、本发明提供了一种多类型储能电站性能评估方法,包括基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比;基于所述各类调频资源容量占比和预先构建的时域仿真模型,采用simulink求解得到电力系统调频期间的频率波形图;基于所述电力系统调频期间的频率波形图对调频过程进行分析得到一次调频和二次调频性能指标;基于所述一次调频指标和二次调频性能指标对多类型储能电站性能进行评估;其中,所述多类型储能的多机频率响应模型是由火储联合调频、风储联合调频和光储联合调频,结合电池储能、飞轮储能和压缩空气储能对频率响应的影响构建的。本发明通过联合调频策略的方式,加强了源储之间的联系,使得测试系统更加合理与经济。


    技术特征:

    1.一种多类型储能电站性能评估方法,其特征在于,包括:

    2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比,包括:

    3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述调频资源总容量按下式计算:

    4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于机组容量、储能容量和机组运行状态,结合所述调频资源总容量计算各类调频资源容量占比,包括:

    5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一次调频指标包括月度平均合格率、准稳态频率偏差、响应时间、频率安全裕度、频率变化速率;

    6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述频率安全裕度按下式计算:

    7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述一次调频指标和二次调频性能指标对多类型储能电站性能进行评估,包括:

    8.一种多类型储能电站性能评估系统,其特征在于,包括:

    9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述评估模块具体用于:

    10.如权利要求8所述的系统,其特征在于,还包括:多机频率响应模块;

    11.一种计算机设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;

    12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存有计算机程序,所述计算机程序被执行时,实现如权利要求1至7中任一项所述的一种多类型储能电站性能评估方法。


    技术总结
    一种多类型储能电站性能评估方法、系统、设备及介质包括:基于存储电源数据、机组运行状态、各类型储能数据、调频相关参数得到各类调频资源容量占比;基于各类调频资源容量占比和预先构建的时域仿真模型,采用simulink求解得到电力系统调频期间的频率波形图;基于电力系统调频期间的频率波形图对调频过程进行分析得到一次调频和二次调频性能指标,进而对多类型储能电站性能进行评估;其中,多类型储能的多机频率响应模型是由火储联合调频、风储联合调频和光储联合调频,结合电池储能、飞轮储能和压缩空气储能对频率响应的影响构建的。本发明通过联合调频策略的方式,加强了源储之间的联系,使得测试系统更加合理与经济。

    技术研发人员:杨波,桑丙玉,李克成,吴福保,陶以彬,裴哲义,周光奇,王士柏,程昊文,柳璐,程浩忠,朱少杰,程艳,孙树敏,杨志豪,王成龙
    受保护的技术使用者:中国电力科学研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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