一種電網(wǎng)負荷調度指令響應方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制領域，特別涉及一種電網(wǎng)負荷調度指令響應方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]儲能系統(tǒng)的S0C(state of charge，充電狀態(tài))定義為儲能系統(tǒng)的剩余存儲能量與額定能量存儲容量的比，通常以百分比表示。儲能系統(tǒng)從初始SOC狀態(tài)經(jīng)過一次充電過程到放電過程的轉換(或相反的，一次放電過程到充電過程的轉換)，回到原始SOC狀態(tài)的過程稱為一次充放電循環(huán)。而充放電循環(huán)深度則定義為充放電循環(huán)過程中最低SOC與最高SOC間的差值，以儲能系統(tǒng)額定能量容量的百分比表示；其中，儲能系統(tǒng)的額定能量容量則指儲能系統(tǒng)滿充或滿放過程中所能吸收或釋放的電能總量，單位為千瓦時。儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命定義為儲能系統(tǒng)在一定SOC狀態(tài)，以一定的充放電功率或電流，及一定充放電循環(huán)深度進行長期循環(huán)運行，直至儲能系統(tǒng)達到失效條件前所累計的充放電循環(huán)次數(shù)。
[0003]當運行環(huán)境(主要是溫度環(huán)境等)一定的條件下，儲能系統(tǒng)，尤其是化學電池儲能系統(tǒng)，充放電循環(huán)壽命主要由其充放電循環(huán)深度和充放電功率決定。例如:一類典型的化學電池儲能系統(tǒng)充放電循環(huán)壽命曲線如圖1所示，圖中橫坐標為充放電循環(huán)深度，縱坐標為充放電循環(huán)壽命，可以看出:儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命隨充放電循環(huán)深度加大呈指數(shù)關系下降。其中，圖1中的實線為額定功率下儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命與充放電深度關系曲線，可見，當儲能系統(tǒng)充放電循環(huán)深度從20%增加到40%時，儲能系統(tǒng)充放電循環(huán)壽命由數(shù)十萬次下降為數(shù)萬次，系統(tǒng)壽命降低近10倍；而圖1中的虛線為50%額定功率下儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命與充放電深度關系曲線，可以看出儲能系統(tǒng)的充放電功率降低一半，則充放電循環(huán)壽命提升約I倍。
[0004]現(xiàn)有技術中，儲能系統(tǒng)由于其輸出功率調節(jié)速度的快速性和精確性，被認為非常適合應用于多種實時功率調度類應用中，即響應多種電網(wǎng)負荷調度指令，其中，實時功率調度類應用包括電網(wǎng)AGC (Automatic Generat1n Control,自動發(fā)電量控制)調頻應用、風電/光伏輸出功率平滑應用、負荷調節(jié)應用等。
[0005]而當儲能系統(tǒng)獨立運行，響應電網(wǎng)負荷調度指令時，指令調度過程中產(chǎn)生的所有能量吞吐全部由儲能系統(tǒng)承擔，這將極大的降低儲能系統(tǒng)運行壽命。例如，儲能系統(tǒng)獨立運行以響應電網(wǎng)AGC調頻指令的一個典型過程如圖2所示，儲能系統(tǒng)以三角波形式響應電網(wǎng)AGC調頻指令，正向功率指令表示儲能系統(tǒng)放電過程，負向功率指令表示儲能系統(tǒng)充電過程。其中，由2中可以看到，要求儲能系統(tǒng)以5麗平均功率負荷充放電，一次充放電循環(huán)吞吐能量為5MW*1.5min,對于一個0.83MWh (l(MW*5min)額定能量容量的儲能系統(tǒng)，則充放電循環(huán)深度為15%，而由圖1所示的儲能系統(tǒng)充放電循環(huán)壽命曲線可知儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命在10萬次左右；而以日充放電循環(huán)次數(shù)480次(一次充放電循環(huán)為3min，24hour/3min)計算,則儲能系統(tǒng)在該工況下運行壽命不足I年。這樣的運行壽命是工業(yè)應用無法接受的，同時過短的運行壽命也決定了儲能系統(tǒng)的大量投資無法收回。
[0006]其中，提升儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命的一個有效方法是降低運行過程中的充放電循環(huán)深度，例如，將單次的充放電循環(huán)深度從15%降低至7.5%，則儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命可大幅度提高至接近50萬次，即儲能系統(tǒng)在該工況下可以可靠運行5年。其中，降低儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)深度的一個直觀方法是增加儲能系統(tǒng)額定能量容量，例如，圖2所示的例子中將儲能系統(tǒng)額定能量容量增大一倍至1.7MWh( 10MW*10min)，但增大儲能系統(tǒng)能量容量的做法會帶來投資的成倍增加，雖然由于儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命的提高具有指數(shù)特性，總體壽命期收益仍可能會得到提高，但這樣的方法仍然是不經(jīng)濟的。
[0007]可見，在儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)負荷調度指令的響應過程中，如何降低儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)深度，從而提高儲能系統(tǒng)的壽命是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0008]基于上述問題，本發(fā)明實施例公開了一種電網(wǎng)負荷調度指令響應方法及系統(tǒng)，以在儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)負荷調度指令的響應過程中，降低儲能系統(tǒng)的充放電循環(huán)深度，從而提高儲能系統(tǒng)的壽命。技術方案如下:
[0009]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種電網(wǎng)負荷調度指令響應方法，應用于電力系統(tǒng)的負荷側的儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)并聯(lián)有可調負荷；所述方法包括:
[0010]接收電網(wǎng)調度系統(tǒng)發(fā)送的第一電網(wǎng)負荷調度指令，其中，所述第一電網(wǎng)負荷調度指令攜帶第一期望功率值；
[0011]獲取所述可調負荷的第二運行狀態(tài)；
[0012]依據(jù)所述第一期望功率值和所述第二運行狀態(tài)，確定所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，進而確定所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令；其中，所述可調負荷調度指令和所述儲能系統(tǒng)調度指令響應完畢后負荷側所能達到的實際功率值與所述第一期望功率值之差在允許偏差范圍內；
[0013]控制所述儲能系統(tǒng)自身響應所述儲能系統(tǒng)調度指令；
[0014]向所述可調負荷發(fā)送所述可調負荷調度指令。
[0015]優(yōu)選的，依據(jù)所述第一期望功率值和所述第二運行狀態(tài)，確定所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，包括:
[0016]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷的第二當前功率值；
[0017]依據(jù)所述第二當前功率值和所述第一期望功率值，確定所述第一電網(wǎng)負荷調度指令所對應的調節(jié)方向；
[0018]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷對應的、所述調節(jié)方向上所允許的負荷功率可調量以及負荷功率可調速率范圍；
[0019]生成所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，其中，所述可調負荷調度指令攜帶有期望可調負荷功率值以及調節(jié)速率，所述調節(jié)速率為所述負荷功率可調速率范圍內的一速率，其中，當所述調節(jié)方向為增加功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之和，當所述調節(jié)方向為降低功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之差，其中，當所述第二當前功率值與所述第一期望功率值的差值的絕對值不大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述第二當前功率值與所述第一期望功率值的差值的絕對值，當所述第二當前功率值與所述第一期望功率值的差值的絕對值大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述負荷功率可調量。
[0020]優(yōu)選的，所述確定所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，包括:
[0021]依據(jù)所述第一期望功率值與所述期望可調負荷功率值，生成所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，其中，所述儲能系統(tǒng)調度指令攜帶有期望儲能系統(tǒng)功率值，所述期望儲能系統(tǒng)功率值為所述第一期望功率值與所述期望可調負荷功率值之差。
[0022]優(yōu)選的，所述確定所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，包括:
[0023]獲得閉環(huán)誤差控制分量；其中，所述閉環(huán)誤差控制分量為將所述第一期望功率值與所監(jiān)測到的作為負反饋的并聯(lián)系統(tǒng)對應的并聯(lián)系統(tǒng)功率值之和通過PI控制器作用獲得，所述并聯(lián)系統(tǒng)由所述儲能系統(tǒng)和所述可調負荷構成；
[0024]生成第二電網(wǎng)負荷調度指令，其中，所述第二電網(wǎng)負荷調度指令攜帶有第二期望功率值，所述第二期望功率值為所述第一期望功率值與所述閉環(huán)誤差控制分量之和；
[0025]依據(jù)所述第二期望功率值與所述期望可調負荷功率值，生成所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，其中，所述儲能系統(tǒng)調度指令攜帶期望儲能系統(tǒng)功率值，所述期望儲能系統(tǒng)功率值為所述第二期望功率值與所述期望可調負荷功率值之差。
[0026]優(yōu)選的，依據(jù)所述第一期望功率值和所述第二運行狀態(tài)，確定所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，包括:
[0027]獲得閉環(huán)誤差控制分量；其中，所述閉環(huán)誤差控制分量為將所述第一期望功率值與所監(jiān)測到的作為負反饋的并聯(lián)系統(tǒng)對應的并聯(lián)系統(tǒng)功率值之和通過PI (Proport1nalIntegral,比例調節(jié)和積分調節(jié))控制器作用獲得，所述并聯(lián)系統(tǒng)由所述儲能系統(tǒng)和所述可調負荷構成；
[0028]生成第二電網(wǎng)負荷調度指令，其中，所述第二電網(wǎng)負荷調度指令攜帶有第二期望功率值，所述第二期望功率值為所述第一期望功率值與所述閉環(huán)誤差控制分量之和；
[0029]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷的第二當前功率值；
[0030]依據(jù)所述第二當前功率值和所述第二期望功率值，確定所述第二電網(wǎng)負荷調度指令所對應的調節(jié)方向；
[0031]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷對應的、所述調節(jié)方向上所允許的負荷功率可調量以及負荷功率可調速率范圍；
[0032]生成所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，其中，所述可調負荷調度指令攜帶有期望可調負荷功率值以及調節(jié)速率，所述調節(jié)速率為所述負荷功率可調速率范圍內的一速率，其中，當所述調節(jié)方向為增加功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之和，當所述調節(jié)方向為降低功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之差，其中，當所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值不大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值，當所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述負荷功率可調量；
[0033]所述確定所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，包括:
[0034]依據(jù)所述第二期望功率值與所述期望可調負荷功率值，生成所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，其中，所述儲能系統(tǒng)調度指令攜帶有期望儲能系統(tǒng)功率值，所述期望儲能系統(tǒng)功率值為所述第二期望功率值與所述期望可調負荷功率值之差。
[0035]優(yōu)選的，依據(jù)所述期望負荷功率值和所述第二運行狀態(tài)，確定所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，包括:
[0036]獲取所監(jiān)測到的所述儲能系統(tǒng)的充電狀態(tài)補償量；
[0037]生成第二電網(wǎng)負荷調度指令，其中，所述第二電網(wǎng)負荷調度指令攜帶有第二期望功率值，所述第二期望功率值為所述第一期望功率值與所述充電狀態(tài)補償量之和；
[0038]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷的第二當前功率值；
[0039]依據(jù)所述第二當前功率值和所述第二期望功率值，確定所述第二電網(wǎng)負荷調度指令所對應的調節(jié)方向；
[0040]從所述第二運行狀態(tài)中獲取所述可調負荷對應的、所述調節(jié)方向上所允許的負荷功率可調量以及負荷功率可調速率范圍；
[0041]生成所述可調負荷所能夠響應的可調負荷調度指令，其中，所述可調負荷調度指令攜帶有期望可調負荷功率值以及調節(jié)速率，所述調節(jié)速率為所述負荷功率可調速率范圍內的一速率，其中，當所述調節(jié)方向為增加功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之和，當所述調節(jié)方向為降低功率方向時，所述期望可調負荷功率值為所述第二當前功率值與設定值之差，其中，當所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值不大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值，當所述第二當前功率值與所述第二期望功率值的差值的絕對值大于所述負荷功率可調量時，所述設定值不大于所述負荷功率可調量；
[0042]相應的，所述確定所述儲能系統(tǒng)所需響應的儲能系統(tǒng)調度指令，包括:
[0043]獲取所監(jiān)測到的可調負荷對應的實際可調負荷功率值/并聯(lián)系統(tǒng)對應的并聯(lián)系統(tǒng)功率值；其中，所述并聯(lián)系統(tǒng)由所述可調負荷和所述儲能系統(tǒng)構成；
[0044]根據(jù)所述可調負荷對應的實際可調負荷功率值/并聯(lián)系統(tǒng)對應的并