CN110277804B

CN110277804B - 一种基于微电网供需比的储能动作机制

Info

Publication number: CN110277804B
Application number: CN201910545485.5A
Authority: CN
Inventors: 梁欣怡; 付蓉
Original assignee: Nanjing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2019-06-22
Filing date: 2019-06-22
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2039-06-22
Also published as: CN110277804A

Abstract

本发明设计一种基于微电网供需比的储能动作机制。该方法用于决定储能参与微电网需求响应时的动作情况。包括微电网的数据采集、微电网供需比的定义、储能动作需求分析、储能动作机制的提出。微电网***中包含新能源、负荷和储能。在正常运行时，三者保持功率的平衡。该方法首先采集微电网的相关数据，包括微电网中的新能源容量及出力量、储能的容量及历史出力数据、微电网中负荷量。引入微电网供需比的概念，结合储能的SoC状态，分析并确定在供需比值变化时储能的动作机制。本发明通过储能电荷状态和***供需比情况共同决定储能的动作机制。

Description

一种基于微电网供需比的储能动作机制

技术领域

本发明涉及储能参与电网的需求响应领域，具体涉及一种基于微电网供需比的储能动作机制。

背景技术

目前，新能源发电占比越来越大，但由于新能源本身具有不确定性以及波动性，导致含有新能源发电的机组向微电网的出力也同样具有明显的不可控性。这就使得在新能源发电接入微电网的同时，也给微电网的优化调度、运行等方面带来了一定的挑战，还给微电网的安全可靠供电造成了威胁。储能是微电网的重要组成部分，其能够充当电源和负荷的双重特性。目前含储能的微电网大量运用于微电网中。作为一种新型电能***，含储能的微电网不仅可以协调用户与微电网之间的功率交换，同时也能解决现在分布式电源接入所带来的稳定性与供电可靠性等问题。由于储能能够平滑地调节功率的输出，能够对间歇性的新能源发电有一定程度上的平滑过渡作用。不仅如此，储能还能对***的设置进行优化，能够维持微电网的安全稳定运行，满足不同用户的需求。

由于储能在如今的微电网优化调度中有很大的应用，也占了很大的优势，致使很多学者和研究人员对储能技术以及储能相关的课题展开了研究，但同时储能也存在很多的问题。其一，由于经济快速发展，负荷的增长量很快，相对应的，储能也需要大容量的调节能力以及储能能力，但目前这方面的问题还未解决。其二，由于储能具有调度优化微电网的作用，但是目前技术有限，只能做到对其1min之内做出响应，没有办法实时作出响应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于微电网供需比的储能动作机制，当电网有需求响应要求时，储能改变自身动作情况，配合新能源参与电网的需求响应。本发明在进行储能动作决策的过程中，同时考虑微电网的供需比和储能自身的SoC状态。

一种基于微电网供需比的储能动作机制，包括以下具体步骤：

步骤1，采集微电网的运行数据，包括微电网中的新能源容量及出力量、储能的容量及历史出力数据、微电网中负荷量数据；

步骤2，定义微电网的供需比；

步骤3，给出储能的SoC状态，分析储能动作需求；

步骤4，结合微电网的供需比和储能的SoC状态，提出储能动作机制。

进一步地，所述步骤2中，定义微电网的供需比λ为微电网中新能源出力与微电网内部负荷量的比值，即

其中，Q_G为微电网中新能源出力，Q_L为微电网内部负荷量。

进一步地，所述步骤3中，储能的荷电状态(SoC，State of Charge) 是描述储能的重要参数，数值上等于当前时刻储能剩余的电量与当前时刻储能的最大放电量的比值，SoC状态值能直观地反映出储能在当前时刻的实际剩余电量，其值等于当前储能剩余电量与总电量的比值；SoC的计算公式如下：

其中，Q_res为当前时刻储能的剩余电量；Q_sum为储能的最大容量；

当储能充满电时，当前剩余电量与总电量相等，即S＝1，则有如下公式：

Q_sum＝Q_res+Q_rel (3)

其中，Q_rel为当前时刻储能所释放的电量；

则S值还可表示为：

进一步地，所述步骤3中，所述储能是一个在微电网中既能充当负荷也能充当电源的***，其具有良好的调频调峰作用；

所述储能动作需求分析，通过分析电网的需求响应要求，判断储能是否需要参与电网的需求响应，具体为：

当微电网中的新能源出力不足以满足负荷需求，产生功率的缺额，此时由储能放电，辅助***平衡负荷；当微电网中新能源出力大于负荷时，新能源不能完全消纳，此时储能充电，促进新能源的消纳；储能通过改变自身充放电状态，配合新能源同时参与电网的需求响应。

进一步地，所述步骤4中，提出的储能动作机制为，以微电网的供需比以及储能的电荷状态来共同约束储能的充放电状态，即储能的动作情况。储能的动作机制如下：

1)不充不放

0≤SoC＜SoC^down (5)

0≤λ＜1 (6)

其中，SOC^down表示储能可放电的最小SoC状态，考虑储能的安全性，低于此状态储能尽量不放电。

2)不充不放

0≤λ＜1 (8)

其中，SOC^up表示储能可充电的最大SoC状态，考虑储能的安全性，高于此状态储能尽量不充电；e为自然常数其值约为2.71828。

3)放电

0≤λ＜1 (10)

4)放电

SoC^up≤SoC≤1 (11)

0≤λ＜1 (12)

5)充电

0≤SoC＜SoC^down (13)

λ≥1 (14)

6)充电

SoC^down≤SoC＜(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down (15)

λ≥1 (16)

7)不充不放

(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down≤SoC＜SoC^up (17)

λ≥1 (18)

8)不充不放

SoC^up≤SoC≤1 (19)

λ≥1 (20)

本发明达到的有益效果为：在电网调度中，储能可以按照本发明提供的储能动作机制改变自身的充放电行为来参与电网的需求响应。对于波动较大难以并入电网的新能源，例如风电和光伏发电，储能可以起到平抑新能源波动的作用。制定合理的动作机制能够帮助储能配合其他需求响应资源动作的同时，保证自身的使用寿命和***的经济性。

附图说明

图1为本发明的步骤流程图。

图2为本发明步骤4中储能的动作机制示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

步骤1，采集微电网的运行数据，包括微电网中的新能源容量及出力量、储能的容量及历史出力数据、微电网中负荷量数据。

步骤2，定义微电网的供需比。

所述步骤2中，定义微电网的供需比λ为微电网中新能源出力与微电网内部负荷量的比值，即

其中，Q_G为微电网中新能源出力，Q_L为微电网内部负荷量。

步骤3，给出储能的SoC状态，分析储能动作需求。

所述步骤3中，储能的荷电状态(SoC，State of Charge)是描述储能的重要参数，数值上等于当前时刻储能剩余的电量与当前时刻储能的最大放电量的比值，SoC状态值能直观地反映出储能在当前时刻的实际剩余电量，其值等于当前储能剩余电量与总电量的比值；SoC 的计算公式如下：

其中，Q_res为当前时刻储能的剩余电量；Q_sum为储能的最大容量。

Q_sum＝Q_res+Q_rel (3)

其中，Q_rel为当前时刻储能所释放的电量。

则S值还可表示为：

所述步骤3中，所述储能是一个在微电网中既能充当负荷也能充当电源的***，其具有良好的调频调峰作用。

当微电网中的新能源出力不足以满足负荷需求，产生功率的缺额，此时由储能放电，辅助***平衡负荷；当微电网中新能源出力大于负荷时，新能源不能完全消纳，此时储能充电，促进新能源的消纳。储能通过改变自身充放电状态，配合新能源同时参与电网的需求响应。

所述步骤4中，提出的储能动作机制为，以微电网的供需比以及储能的电荷状态来共同约束储能的充放电状态，即储能的动作情况。储能的动作机制如下：

1)不充不放

0≤SoC＜SoC^down (5)

0≤λ＜1 (6)

2)不充不放

0≤λ＜1 (8)

3)放电

0≤λ＜1 (10)

4)放电

SoC^up≤SoC≤1 (11)

0≤λ＜1 (12)

5)充电

0≤SoC＜SoC^down (13)

λ≥1 (14)

6)充电

SoC^down≤SoC＜(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down (15)

λ≥1 (16)

7)不充不放

(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down≤SoC＜SoC^up (17)

λ≥1 (18)

8)不充不放

SoC^up≤SoC≤1 (19)

λ≥1 (20)

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims

1.一种基于微电网供需比的储能动作机制，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤2，定义微电网的供需比；

其中，Q_G为微电网中新能源出力，Q_L为微电网内部负荷量；

步骤3，给出储能的SoC状态，分析储能动作需求；

所述步骤3中，SoC的计算公式如下：

Q_sum＝Q_res+Q_rel (3)

其中，Q_rel为当前时刻储能所释放的电量；

则S值表示为：

所述步骤3中，所述储能是一个在微电网中既能充当负荷也能充当电源的***，其具有良好的调频调峰作用；

通过分析电网的需求响应要求，判断储能是否需要参与电网的需求响应，具体为：

当微电网中的新能源出力不足以满足负荷需求，产生功率的缺额，此时由储能放电，辅助***平衡负荷；当微电网中新能源出力大于负荷时，新能源不能完全消纳，此时储能充电，促进新能源的消纳；储能通过改变自身充放电状态，配合新能源同时参与电网的需求响应；

步骤4，结合微电网的供需比和储能的SoC状态，提出储能动作机制；

所述步骤4中，提出的储能动作机制为，以微电网的供需比以及储能的电荷状态来共同约束储能的充放电状态；储能的动作机制如下：

1)不充不放

0≤SoC＜SoC^down (5)

0≤λ＜1 (6)

其中，SOC^down表示储能可放电的最小SoC状态，考虑储能的安全性，低于此状态储能不放电；

2)不充不放

0≤λ＜1 (8)

其中，SOC^up表示储能可充电的最大SoC状态，考虑储能的安全性，高于此状态储能不充电；e为自然常数，其值为2.71828；

3)放电

0≤λ＜1 (10)

4)放电

SoC^up≤SoC≤1 (11)

0≤λ＜1 (12)

5)充电

0≤SoC＜SoC^down (13)

λ≥1 (14)

6)充电

SoC^down≤SoC＜(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down (15)

λ≥1 (16)

7)不充不放

(SoC^up-SoC^down)arctan(λ-1)+SoC^down≤SoC＜SoC^up (17)

λ≥1 (18)

8)不充不放

SoC^up≤SoC≤1 (19)

λ≥1 (20)。