本實施例涉及電網(wǎng)能源調(diào)配，具體涉及一種考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、申請?zhí)枮閏n202311684594.8的中國發(fā)明專利公開了一種基于儲能soc和風光功率裕度調(diào)節(jié)的風光儲聯(lián)合調(diào)頻策略，申請?zhí)枮閏n202311765221.3的中國發(fā)明專利公開了基于改進的柔性動作評價算法的風儲一次調(diào)頻優(yōu)化方法。

2、現(xiàn)有研究主要針對單個電站，驗證了儲能在調(diào)頻領域中的優(yōu)勢。然而，未來的發(fā)展趨勢是區(qū)域電網(wǎng)中多元化、多樣化的分布式儲能集群，目前少有研究針對儲能集群進行調(diào)頻優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實施例的目的在于提供一種考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中存在的至少一項技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實施例采取了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本實施例提供一種考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法，設新能源發(fā)電系統(tǒng)的區(qū)域電網(wǎng)中包含i個儲能電站，每個儲能電站內(nèi)包含j個并聯(lián)的電池預制艙，各電池預制艙為獨立的儲能單元，各單元通過變流器和升壓變壓器接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，包括：

4、根據(jù)儲能集群內(nèi)各個儲能電站的參數(shù)，計算各電站狀態(tài)區(qū)間邊界值，結(jié)合初始soc，計算儲能單元狀態(tài)區(qū)間矩陣；

5、基于儲能單元狀態(tài)區(qū)間矩陣，結(jié)合儲能集群需根據(jù)自動發(fā)電控制指令得到儲能集群的輸出功率；并結(jié)合各狀態(tài)區(qū)間的極限功率確定優(yōu)化區(qū)間；

6、針對非優(yōu)化區(qū)間內(nèi)的單元，輸出功率直接由出力優(yōu)先級確定；針對優(yōu)化區(qū)間內(nèi)的單元，利用預先構(gòu)建的評估儲能集群綜合調(diào)頻需求的優(yōu)化模型進行求解，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果控制各儲能單元的輸出功率。

7、進一步的，構(gòu)建的評估儲能集群綜合調(diào)頻需求的優(yōu)化模型為：

8、目標函數(shù)為：

9、

10、式中：en,i,j為第i個電站內(nèi)第j個單元的的額定容量；αz,c表示經(jīng)濟效益目標函數(shù)的系數(shù)，αz,s表示反映儲能集群整體soc的目標函數(shù)的系數(shù)；zesm,1表示經(jīng)濟效益目標函數(shù)估算值，zesm,2表示反映儲能集群整體soc的目標函數(shù)估算值；ci為第i個電站內(nèi)電池組的效率，sp,m為能量市場的最大單位利潤；δt為控制周期的步長；p?n,i,j為第i個電站內(nèi)第j個單元的額定功率；ai和bi為第i個電站內(nèi)變流器的分段線性化系數(shù)；ci為第i個電站內(nèi)電池組的效率；

11、約束條件包括：對區(qū)間內(nèi)的儲能單元進行成本排序，計算區(qū)間內(nèi)儲能單元的單位調(diào)頻成本；將各個儲能單元的成本與各自的soc分別歸一化后相乘，再由低到高排序，在過渡區(qū)間中對序號分別為x1、x2的兩個單元的輸出功率進行約束；儲能電站的輸出功率受其內(nèi)部單元輸出功率的限制，增加功率約束；由于agc可能超過儲能集群的極限功率，需分別設計功率約束：儲能單元的soc會不斷變化，為防止過充過放，增加soc過充過放約束。

12、進一步的，定義t時刻第i個電站內(nèi)第j個單元的電源功率p?s,i,j(t)反映充放電指令對soc的改變程度：

13、

14、為平衡充放電調(diào)頻能力，需根據(jù)效率確定儲能單元的soc目標值，使soc等于目標值的儲能單元在同樣大小的充放電指令下能夠維持相同的充放電時長；

15、在確定soc目標值和劃分多狀態(tài)區(qū)間時，使用最大充放電效率ηi近似代替單元的效率ηi＝aici+bici；考慮充放電效率差異的soc目標值為：

16、

17、式中：sp,i為電站i的soc目標值；smax,i和smin,i分別為soc的最大值和最小值，為防止儲能單元過度充放，soc大于smax,i的單元被禁止充電，位于充電受限區(qū)間；soc小于smin,i的單元被禁止放電，位于放電受限區(qū)間。

18、進一步的，根據(jù)儲能單元的調(diào)頻需求劃分5個狀態(tài)區(qū)間，電量較低或較高的單元分別被劃入低電量區(qū)間和高電量區(qū)間；電量適中的單元被劃入均衡區(qū)間。由于均衡區(qū)間內(nèi)單元的調(diào)頻需求與高、低電量區(qū)間差異較大，在高、低電量區(qū)間和均衡區(qū)間之間分別增設高電量過渡區(qū)間和低電量過渡區(qū)間，以平衡兩種調(diào)頻需求。

19、進一步的，5個區(qū)間對應6個臨界值，所受約束為：

20、

21、式中：smin,i和slow,i為第i個電站內(nèi)低電量區(qū)間的臨界值；slow,i和sp,c,i為第i個電站內(nèi)低電量過渡區(qū)間的臨界值；sp,c,i和sp,d,i為第i個電站內(nèi)均衡區(qū)間的臨界值；sp,d,i和shigh,i為第i個電站內(nèi)高電量過渡區(qū)間的臨界值；shigh,i和smax,i為第i個電站內(nèi)高電量區(qū)間的臨界值；

22、定義狀態(tài)區(qū)間值以反映全部單元所處的狀態(tài)區(qū)間：

23、

24、式中：sf,i,j(t)的值代表t時刻第i個電站內(nèi)第j個單元所處的狀態(tài)區(qū)間，從1到5依次代表低電量區(qū)間、低電量過渡區(qū)間、均衡區(qū)間、高電量過渡區(qū)間和高電量區(qū)間；si,j(t)為t時刻第i個電站內(nèi)第j個單元的soc。

25、進一步的，采用就地平衡的方式調(diào)頻，忽略網(wǎng)損和變壓器損耗后t時刻儲能電站i的調(diào)頻成本cb,i(t)由投資建設成cinv,i(t)、能量損失成本closs,i(t)和壽命衰減成本clife,i(t)組成；其中，投資建設成本為固定成本，不影響功率分配，而能量損失成本和壽命衰減成本視作各電站輸出功率的函數(shù)，儲能集群的調(diào)頻成本等于所有電站的調(diào)頻成本之和，可以視作體現(xiàn)經(jīng)濟效益的基本目標函數(shù)；為提升儲能集群的充放電調(diào)頻能力，建立反映儲能集群整體soc的目標函數(shù)；引入soc恢復系數(shù)αi,j(t)來反映各儲能單元恢復soc的迫切程度。

26、第二方面，本實施例提供一種考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化系統(tǒng)，設新能源發(fā)電系統(tǒng)的區(qū)域電網(wǎng)中包含i個儲能電站，每個儲能電站內(nèi)包含j個并聯(lián)的電池預制艙，各電池預制艙為獨立的儲能單元，各單元通過變流器和升壓變壓器接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，包括：

27、計算單元，用于根據(jù)儲能集群內(nèi)各個儲能電站的參數(shù)，計算各電站狀態(tài)區(qū)間邊界值，結(jié)合初始soc，計算儲能單元狀態(tài)區(qū)間矩陣；

28、確定單元，用于基于儲能單元狀態(tài)區(qū)間矩陣，結(jié)合儲能集群需根據(jù)自動發(fā)電控制指令得到儲能集群的輸出功率；并結(jié)合各狀態(tài)區(qū)間的極限功率確定優(yōu)化區(qū)間；

29、求解單元，用于針對非優(yōu)化區(qū)間內(nèi)的單元，輸出功率直接由出力優(yōu)先級確定；針對優(yōu)化區(qū)間內(nèi)的單元，利用預先構(gòu)建的評估儲能集群綜合調(diào)頻需求的優(yōu)化模型進行求解，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果控制各儲能單元的輸出功率。

30、第三方面，本實施例提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，所述非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如第一方面所述的考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法。

31、第四方面，本實施例提供一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述處理器和所述存儲器相互通信，所述存儲器存儲有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令執(zhí)行如第一方面所述的考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法。

32、第五方面，本實施例提供一種電子設備，包括：處理器、存儲器以及計算機程序；其中，處理器與存儲器連接，計算機程序被存儲在存儲器中，當電子設備運行時，所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機程序，以使電子設備執(zhí)行實現(xiàn)如第一方面所述的考慮調(diào)頻能力的儲能集群多狀態(tài)區(qū)間優(yōu)化方法的指令。

33、本實施例有益效果：考慮soc目標值的劃分方法，在恢復soc的同時能夠有效平衡儲能集群的充放電調(diào)頻能力；以狀態(tài)區(qū)間為單位初步分配功率能精確地滿足儲能單元的充放電需求，在儲能電站內(nèi)部soc不均衡的情況下，儲能集群的調(diào)頻能力也能夠得到有效提升；優(yōu)化策略通過調(diào)整比例系數(shù)和功率約束滿足了不同狀態(tài)區(qū)間內(nèi)儲能單元的優(yōu)化需求，增強了各儲能電站的調(diào)頻能力，減小了儲能集群在持續(xù)調(diào)頻階段的能量缺額。

34、本實施例附加方面的優(yōu)點，將在下述的描述部分中更加明顯的給出，或通過本實施例的實踐了解到。