一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法

摘要

本发明的实施例提供一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，涉及电力系统领域，能够确定储能的合理额定容量。具体方案包括：预测目标年份的12个月典型日在公共连接点的最大交换功率P

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电力系统领域，尤其涉及一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法。

背景技术

园区型微电网主要承担高新产业园、经济技术开发区等工商业园区的能源供应服务，是集发电、输电、配电、用电于一体的小型自治供电系统。由于工商业园区往往具有供冷和供热的需求，投资商通常考虑配置冷、热、电三联供的燃气发电机组作为主要电源。因此与孤岛型微电网相比，园区型微电网中储能往往不再作为主电源，其功能和定位发生变化，但其配置的大小将关系到园区型微电网并网联络线功率波动和燃气发电机组的经济运行，值得重点关注。

园区型微电网在正常情况下采用并网运行模式，公共电网往往会对联络线的功率波动进行限制。在一定的并网运行方式下，园区型微电网联络线的大体功率将由微电网主力电源(如燃气发电等)确定，但由于微电网内部存在光伏、风力发电等可再生能源，主力电源出力的随机性和波动性将导致微电网系统功率的波动，最终反映到联络线功率的波动。

国家能源局《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》(国能新能[2015]265号文)中对联网型微电网并网联络线功率做出约束规定。微电网工程项目中，需要考虑平抑联络线功率的波动。

若通过燃气发电等主力电源进行平抑，不仅响应速度相对较慢，而且将影响燃气发电机组运行的经济性，采用储能平抑可以获得更好的效果。通过科学合理的配置储能来平抑可再生能源出力波动，使联络线功率波动处于规定要求范围内，不仅响应速度快，有效提升微电网电能质量，同时还能确保燃气发电机组的运行经济性。

然而在现有的方案中，联网型微电网并不以平抑并网联络线功率波动为目标来配置储能容量，所配置的储能容量缺乏科学论证，具有较强的主观性和随意性，导致微电网运行经济性降低，并且不利于园区型微电网电能质量的提升。

发明内容

本发明的实施例提供一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，能够确定储能的合理额定容量，为微电网储能配置提供科学依据。

为了达成上述目的，本发明的实施例提供一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，包括：

预测目标年份的12个月典型日在公共连接点的最大交换功率P_Pcc(i)，其中i(i＝1，2，3，…，12)；

根据约束交换功率P_Ref(i)以及P_Pcc(i)，确定储能于12个月典型日的功率P_Ess(i)，并取P_Ess(i)中的最大值作为储能的额定功率P_Ess；其中，所述约束交换功率P_Ref(i)为满足并网要求的公共连接点协议交换功率；

以1天为周期，根据所述额定功率P_Ess预测12个月典型日的储能容量E_Ess(i)；

根据E_Ess(i)中的最大值E_Ess(max)和最小值E_Ess(min)，以及储能的荷电状态值，计算得到储能的额定容量E_Ess。

本发明的实施例所提供的适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，以平抑联络线功率波动为目标，确定储能的合理额定容量，为微电网储能配置提供科学依据，使联络线功率波动处于规定要求范围内，不仅响应速度快，有效提升微电网电能质量，同时还能确保燃气发电机组的运行经济性，利于园区型微电网的推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例所提供的适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本发明的实施例提供一种适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，结合图1所示，包括以下步骤：

101、预测目标年份的12个月典型日在公共连接点的最大交换功率P_Pcc(i)。

目标年份通常为微电网规划水平年，i(i＝1，2，3，…，12)表示园区型微电网于目标年份各月份的典型日。

在一种具体的实施方式中，根据第一公式计算P_Pcc(i)，第一公式为：

$\left(\begin{array}{c}{P}_{Pcc-1}\left(i\right)=P_{L-\max }\left(i\right)-P_{Gc-p}\left(i\right)-P_{Gr-\min }\left(i\right)\\ P_{Pcc-2}\left(i\right)=P_{L-\min }\left(i\right)-P_{Gc-v}\left(i\right)-P_{Gr-\max }\left(i\right)\\ P_{Pcc}\left(i\right)=\max \left\{\right|P_{Pcc-1}\left(i\right)|,|P_{Pcc-2}\left(i\right)\left|\right\}\end{array}\right)---\left(1\right)$

P_Pcc-1(i)和P_Pcc-2(i)分别为第i个月典型日于负荷高峰且可再生能源低谷时和负荷低谷且可再生能源高峰时联络线的交换功率。

P_L-max(i)和P_L-min(i)分别为第i个月典型日最大负荷和最小负荷的预测值；P_Gc-p(i)和P_Gc-v(i)分别为第i个月典型日负荷高峰和低谷时可控电源功率的预测值；P_Gr-max(i)和P_Gr-min(i)分别为第i个月典型日可再生能源发电最大功率和最小功率的预测值；

P_L-max(i)和P_L-min(i)、P_Gc-p(i)和P_Gc-v(i)、P_Gr-max(i)和P_Gr-min(i)这三对参数的取值可根据历史数据预测确定。具体的，P_L-max(i)和P_L-min(i)的取值根据对应月份的综合日负荷特性预测确定；P_Gc-p(i)和P_Gc-v(i)的取值根据对应月份可控电源的典型运行方式预测确定；P_Gr-max(i)和P_Gr-min(i)的取值根据历史典型年对应月份的风光资源发电功率预测确定。

102、确定储能的额定功率P_Ess。

将满足并网要求的公共连接点协议交换功率简称作约束交换功率，记为P_Ref(i)。将储能于12个月典型日的功率记为P_Ess(i)。

根据第二公式计算P_Ess(i)，第二公式为：

P_Ess(i)＝P_Ref(i)-P_Pcc(i)(2)

取P_Ess(i)中的最大值作为储能的额定功率P_Ess，有：

P_Ess＝max{|P_Ess(i)|}>

103、预测12个月典型日的储能容量E_Ess(i)；

以1天为周期，根据额定功率P_Ess预测12个月典型日的储能容量E_Ess(i)。

104、根据E_Ess(i)以及储能的荷电状态值计算得到储能的额定容量E_Ess。

将E_Ess(i)中的最大值记作E_Ess(max)，将E_Ess(i)中的最小值记作E_Ess(min)。

将荷电状态值的最大值记作S_oc(max)，荷电状态值的最小值记作S_oc(min)。

根据第三公式计算P_Pcc(i)，第三公式为：

$E_{Ess}=\frac{E_{Ess\left(max\right)}-E_{Ess\left(min\right)}}{S_{oc\left(max\right)}-S_{oc\left(min\right)}}---\left(4\right)$

基于步骤101-104所描述的适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，以下做具体的案例说明。

以南方沿海某园区微电网规划为例，该园区首期规划面积约2.5平方公里，未来人口约为5万人，以信息技术、能源环保、新材料等为支柱产业。园区内光照年总辐射平均值为4279.58MJ/m²，园区内年平均风速约5.4m/s(50米高处)，达到中小型风机运行的风速要求。

根据园区控制性详细规划，采用负荷密度法预测园区最大负荷为63MW，年用电量约2.6亿kWh。通过与电网公司协商，微电网并网协议交换功率不超过15MW。根据园区内光照和风速情况，园区内配置10MW屋顶光伏和8×750kW山地风力发电，配置3×15MW的燃机发电。

在配置微电网储能时，通过考虑园区各种不同负荷所占的比重，以及对各类型不同负荷特性的综合拟合，获取园区规划水平年各月典型日综合负荷曲线，从而获得各月典型日最大负荷和最小负荷，确定P_L-max(i)和P_L-min(i)。

由历史典型年各月风光资源数据预测规划水平年各月风光资源，获得各月典型日风光的最大和最小出力，确定P_Gr-max(i)和P_Gr-min(i)。

设定典型日负荷高峰和低谷时燃机发电出力分别为最大和最小负荷的0.9，确定P_Gc-p(i)和P_Gc-v(i)。

根据式(1)-(3)计算结果，该园区型微电网储能配置计算参数如表1所示。

表1

若设定储能系统荷电状态运行区间为[40％，100％]。根据表一所示的参数，由式(4)计算得到需配置的储能容量为4MWh。

本发明的实施例所提供的适用于园区型微电网的储能额定容量的计算方法，以平抑联络线功率波动为目标，确定储能的合理额定容量，为微电网储能配置提供科学依据，使联络线功率波动处于规定要求范围内，不仅响应速度快，有效提升微电网电能质量，同时还能确保燃气发电机组的运行经济性，利于园区型微电网的推广和应用。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。