CN113690949A - 新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置 - Google Patents

新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置，该方法包括：获取目标新能源场站的新能源有功出力；根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。本申请能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时能够提高新能源总出力水平。

Description

新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置
技术领域
本申请涉及储能运行控制技术领域，尤其涉及一种新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置。
背景技术
构建以新能源为主体的新型电力***，是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。有别于常规的水电、火电，新能源有功出力呈现出显著的波动性和随机性。为了改善新能源场站并网特性、促进新能源消纳，一种可行的思路是通过配置储能的方法构建有功功率相对可控的联合发电***，2020年开始多个省份出台了新能源场站配置储能的相关要求。结合我国大规模新能源汇集地区电网运行的实际情况，研究新能源与电化学储能联合电站有功协调控制，有利于实现新能源发电的友好接入，促进新能源消纳，助力新能源和电源侧储能发展，推动能源结构转型。
国内外学者围绕储能***加入新能源场站之后的平滑波动、移峰填谷等应用开展了一系列研究，实现了平滑出力、跟踪发电计划和参与辅助调频等多种控制模式。但是，当前储能***多应用于单一的控制模式，通过人工方式实现不同控制模式的切换，对于多运行场景共存的研究及探索相对较少，控制策略的选择大多依赖于风光出力的实时状态，缺乏灵活性并且无选择性。
发明内容
针对现有技术中的至少一个问题，本申请提出了一种新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时能够提高新能源总出力水平。
为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种新能源场站储能***的控制模式切换方法，包括：
获取目标新能源场站的新能源有功出力；
根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；
根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
进一步地，所述预测运行场景包括：削峰填谷、跟踪计划、平滑出力和电网调频运行场景中的至少一种。
进一步地，所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，还包括：
根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述储能***对应的有功功率指令预测值。
进一步地，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有削峰填谷运行场景：
Figure BDA0003138830360000021
其中，I1为削峰填谷运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Pt-iT0为t-iT0时刻的新能源有功出力，T0为数据采样周期，
Figure BDA0003138830360000022
为t-(N-1)T0时刻至当前时刻t新能源总有功的平均值，N为统计周期个数；
Figure BDA0003138830360000023
为当前时刻t调度下达给目标新能源场站的指令值；
Figure BDA0003138830360000024
代表为第i个高峰负荷时段；
Figure BDA0003138830360000025
表示当前时刻属于负荷高峰时段且N个周期内新能源有功出力平均值低于调度下达的计划值；
Figure BDA0003138830360000026
代表为第i个低谷负荷时段；
Figure BDA0003138830360000027
表示当前时刻属于负荷低谷时段且新能源总有功平均值高于调度下达的计划值；
若所述削峰填谷运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有削峰填谷运行场景。
进一步地，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有跟踪计划运行场景：
Figure BDA0003138830360000031
Figure BDA0003138830360000032
Figure BDA0003138830360000033
Figure BDA0003138830360000034
其中，gradτ为τ时刻的爬坡指标，
Figure BDA0003138830360000035
为当前时刻t到(t+T)时刻的爬坡指标的平均值；N为滑动窗的长度，
Figure BDA0003138830360000036
为t-kT0时刻的新能源有功出力；I2为跟踪计划运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合场景特征；gradlimit为爬坡事件的阈值；
Figure BDA0003138830360000037
为当前时刻t调度下达给新能源场站的指令值；
若所述跟踪计划运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有跟踪计划运行场景。
进一步地，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有平滑出力运行场景：
Figure BDA0003138830360000038
其中，
Figure BDA0003138830360000039
表示t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值；I3为平滑出力运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Pt为当前时刻t的新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的新能源最大功率偏差值；
Figure BDA00031388303600000310
为NT0时间内允许的新能源功率偏差绝对值的累积值；
若所述平滑出力运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
进一步地，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有电网调频运行场景：
Figure BDA0003138830360000041
其中，I4为电网调频运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Δft为电网当前频率与50Hz偏差的绝对值；Δfmax为电网允许的最大功率偏差；df/dt为当前时刻t电网的频率变化率，
Figure BDA0003138830360000042
为电网允许的最大功率变化率；
若所述电网调频运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
进一步地，所述根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换，包括：
根据下列公式，确定值最大的优化目标对应的预测运行场景，将该预测运行场景对应的预测控制模式作为所述目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换：
Figure BDA0003138830360000043
其中，Ii表示运行场景i是否符合场景特征；Fi表示运行场景i对应的经济效益；优化目标maxF符合以下四种约束条件：
所述储能***处于唯一的控制模式；储能***的荷电状态处于预设的上下限之间；储能的充放电电量受储能***的额定容量限制；若储能***处于一控制模式，在该控制模式的运行时间大于最小时间阈值。
进一步地，若下一个数据采样周期内储能***处于放电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure BDA0003138830360000044
其中，η1为储能***的放电效率，
Figure BDA0003138830360000045
为储能***在t+kT0时刻的放电功率。
进一步地，若下一个数据采样周期内储能***处于充电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure BDA0003138830360000051
其中，η2为储能***的充电效率，
Figure BDA0003138830360000052
为储能***在t+kT0时刻的充电功率。
进一步地，所述跟踪计划运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000053
其中，Pt+kT0为t+kT0的新能源有功出力，
Figure BDA0003138830360000054
是当前时刻t的有功功率指令值。
进一步地，所述平滑出力运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000055
其中，Pt为当前时刻t新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的最大功率偏差值；
Figure BDA0003138830360000056
为t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值。
进一步地，所述电网调频运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000057
其中，kp为新能源场站的调频品质系数；D为单位里程的补贴价格。
第二方面，本申请提供一种新能源场站储能***的控制模式切换装置，包括：
获取模块，用于获取目标新能源场站的新能源有功出力；
场景划分模块，用于根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；
控制模式切换模块，用于根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法。
由上述技术方案可知，本申请提供一种新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置。其中，该方法包括：获取目标新能源场站的新能源有功出力；根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时能够提高新能源场站整体出力水平，进而能够改善新能源场站并网特性并且促进新能源消纳；具体地，能够实现多种预测运行场景的优化，提高控制模式切换的准确性，同时能够提高新能源场站储能***的控制模式切换的自动化程度，节省人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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是本申请实施例中新能源场站储能***的控制模式切换方法的流程示意图；
图2是现有技术中的风储联合电站与电网之间的连接示意图；
图3是本申请应用实例中新能源有功出力的曲线示意图；
图4是本申请应用实例中新能源有功出力和场景划分之间的关系示意图；
图5是本申请应用实例中新能源原始有功和新能源与储能联合有功之间的比较示意图；
图6是本申请实施例中新能源场站储能***的控制模式切换装置的结构示意图；
图7为本申请实施例的电子设备的***构成示意框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
电化学储能***可以根据电网需求实现多种控制模式切换，但是目前的储能***只能够通过人工或者固定方式实现控制模式切换，切换存在一定的盲目性和滞后性，储能***难以完全发挥其灵活调节的功能；基于此，针对新能源场站储能***，本申请提供一种新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置，考虑新能源场站可能的运行场景及场景划分的依据，建立不同运行场景下储能***运行对应的经济效益，综合考虑储能***运行的状态约束，实现储能***在多个控制模式之间自适应切换。
具体通过下述各个实施例进行说明。
为了实现储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平，本实施例提供一种执行主体是新能源场站储能***的控制模式切换装置的新能源场站储能***的控制模式切换方法，该新能源场站储能***的控制模式切换装置包括但不限于服务器，如图1所示，该方法具体包含有如下内容：
步骤100：获取目标新能源场站的新能源有功出力。
具体地，所述目标新能源场站可以表示新能源-储能联合电站，该新能源-储能联合电站中的储能***为与新能源联合的储能***；以图2所示的风储联合电站为例，中压侧母线分别与风电机组、储能***和主变压器连接；并网点是风储联合电站与电网相连的节点，分别与主变压器和电网连接；储能***可以通过风储联合电站的数据采集与监视控制***(SCADA)，实时监测风储联合电站内的风电机组的总有功功率，作为新能源有功出力。假设该风储联合电站有n条风机汇集线，则可实时获当前时刻t的风电机组的总有功功率：
Figure BDA0003138830360000071
上式中，PWi为第i条风机线的有功功率。
步骤200：根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景。
具体地，所述预测运行场景可以是目标新能源场站在下一个数据采样周期匹配的运行场景；所述预测运行场景包括：削峰填谷、跟踪计划、平滑出力和电网调频运行场景中的至少一种；储能***对应的预测控制模式与所述新能源场站的预测运行场景一一对应，例如，若所述新能源场站的预测运行场景为削峰填谷运行场景，则所述储能***对应的预测控制模式为削峰填谷控制模式。
步骤300：根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
具体地，同一时刻的新能源场站可以同时满足多种运行场景的标准，同一时刻的储能***可能同以满足多个控制模式的标准，因此，在确定预测运行场景之后，可以对储能***的经济效益进行优化处理，确定该时刻储能***唯一对应的控制模式；可以根据所述预测运行场景，确定目标新能源场站对应的预测运行场景种数，若预测运行场景种数大于1，则根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式；若所述预测运行场景种数为1，则可以将该预测运行场景对应的预测控制模式作为所述目标预测控制模式。所述预测运行场景对应的经济效益可以表示在新能源场站处于该预测运行场景时，储能***参与控制带来的经济效益。
为了在实现控制模式切换的同时，确定储能***有功功率指令预测值，在本申请一个实施例中，所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，还包括：
步骤400：根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述储能***对应的有功功率指令预测值。
具体地，若预测运行场景种数大于1，则可以根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述储能***对应的有功功率指令预测值；若预测运行场景种数为1，则可以将所述预测运行场景中储能***对应的放电功率，作为所述储能***对应的有功功率指令预测值；所述有功功率指令预测值可以表示下一个数据采样周期内所述储能***对应的有功功率指令值。可以将有功功率指令预测值和目标预测控制模式发送至储能能量管理***(EMS***)，EMS***根据上层优化结果协调各储能单元出力，以满足上层控制目标。所述经济效益可以表示在新能源场站处于预测运行场景时，储能***参与控制带来的经济效益。
为了提高确定削峰填谷运行场景的准确性，进而提高存储***的控制模式切换的可靠性，在本申请一个实施例中，步骤200包括：
步骤211：根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有削峰填谷运行场景：
Figure BDA0003138830360000081
其中，I1为削峰填谷运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；
Figure BDA0003138830360000091
为t-iT0时刻的新能源有功出力，T0为数据采样周期，
Figure BDA0003138830360000092
为t-(N-1)T0时刻至当前时刻t新能源总有功的平均值，N为数据采样周期个数；
Figure BDA0003138830360000093
为当前时刻t调度下达给目标新能源场站的指令值。
Figure BDA0003138830360000094
代表为第i个高峰负荷时段；
Figure BDA0003138830360000095
表示当前时刻属于负荷高峰时段且N个周期内新能源有功出力平均值低于调度下达的计划值；
Figure BDA0003138830360000096
代表为第i个低谷负荷时段；
Figure BDA0003138830360000097
表示当前时刻属于负荷低谷时段且新能源总有功平均值高于调度下达的计划值。
具体地，削峰运行场景通常发生在负荷高峰时段，负荷较大，储能***进行放电，填谷运行场景通常发生在负荷低谷时段，负荷较小，储能***进行充电；N可以根据实际需要进行设置，本申请对此不作限制；对于一***而言，高峰负荷时段是可以提前获知的；
Figure BDA0003138830360000098
可以表示电网可能有调峰需求且新能源场站具有上调空间；对于一***而言，低谷负荷时段是可以提前获知的；若当前时刻属于负荷低谷时段且新能源总有功平均值高于调度下达的计划值，新能源场站需要弃电以满足发电计划要求。
步骤212：若所述削峰填谷运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有削峰填谷运行场景。
为了提高确定跟踪计划运行场景的准确性，进而提高存储***的控制模式切换的可靠性，在本申请一个实施例中，步骤200包括：
步骤221：根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有跟踪计划运行场景：
Figure BDA0003138830360000099
Figure BDA00031388303600000910
Figure BDA00031388303600000911
Figure BDA0003138830360000101
其中，gradτ为τ时刻的爬坡指标，
Figure BDA0003138830360000102
为当前时刻t到(t+T)时刻的爬坡指标的平均值；N为滑动窗的长度，
Figure BDA0003138830360000103
为t-kT0时刻的新能源有功出力；I2为跟踪计划运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合场景特征；gradlimit为爬坡事件的阈值；
Figure BDA0003138830360000104
为当前时刻t调度下达给新能源场站的指令值。
步骤222：若所述跟踪计划运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有跟踪计划运行场景。
具体地，跟踪计划运行场景的判别可以根据当前时刻指令值和未来控制周期内新能源有功预测值进行判断。采用改进型线性外推的方法确定未来t+T0时段内的功率值。改进型线性外推的方法如下所示：
Figure BDA0003138830360000105
上式中，
Figure BDA0003138830360000106
为常规线性外推得到的t+T0时刻的新能源有功出力预测值，Pt为当前时刻t的新能源有功出力，α为t-T0到当前时刻t的功率变化率，由于T0较小，因此可以近似认为
Figure BDA0003138830360000107
由于常规线性外推方法在功率拐点处精度较低，因此采用滑动平均的方法对常规线性外推的结果进行修正，修正方法如下：
Figure BDA0003138830360000108
向前重复上述方法n次，可以得到t+nT0时刻的新能源有功出力实时预测值。将当前时刻t可用T＝nT0时间内功率变化率的平均值
Figure BDA0003138830360000109
作为新能源爬坡事件的一个判据，若
Figure BDA00031388303600001010
则有爬坡事件。根据爬坡指标、t+T时刻的功率预测值以及当前时刻的发电指标值，进而确定运行场景。
为了提高确定平滑出力运行场景的准确性，进而提高存储***的控制模式切换的可靠性，在本申请一个实施例中，步骤200包括：
步骤231：根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有平滑出力运行场景：
Figure BDA00031388303600001011
其中，
Figure BDA0003138830360000111
表示t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值；I3为平滑出力运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Pt为当前时刻t的新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的新能源最大功率偏差值；
Figure BDA0003138830360000112
为NT0时间内允许的新能源功率偏差绝对值的累积值。
具体地，可以定义新能源有功出力波动指标，将t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值作为该时段新能源有功出力的基准值；若当前时刻t新能源有功出力P与
Figure BDA0003138830360000113
偏差的绝对值超过ΔPmax，或者t-(N-1)T0至当前时刻t的累计功率偏差超过
Figure BDA0003138830360000114
则确定储能***将进入平滑出力运行场景。
步骤232：若所述平滑出力运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
由于电网根据ACE指标下达二次调频指令，新能源场站无法根据当前运行时刻判断整个电网ACE状态，基于此，为了提高确定电网调频运行场景的准确性，进而提高存储***的控制模式切换的可靠性，采用新能源场站中的并网点的频率及频率变化率作为电网调频运行场景的判据，在本申请一个实施例中，步骤200包括：
步骤241：根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有电网调频运行场景：
Figure BDA0003138830360000115
其中，I4为电网调频运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Δft为电网当前频率与50Hz偏差的绝对值；Δfmax为电网允许的最大功率偏差；df/dt为当前时刻t电网的频率变化率，
Figure BDA0003138830360000116
为电网允许的最大功率变化率。
具体地，Δfmax、可以根据实际需要进行设置，典型值可为0.033Hz；为了避免频率变化引起计算误差，
Figure BDA0003138830360000117
Figure BDA0003138830360000118
可以根据实际需要进行设置，典型值为1Hz/s；若当前时刻t频率偏差大于Δfmax或频率变化率大于
Figure BDA0003138830360000119
时，则确定储能***将进入电网调频运行场景。
步骤242：若所述电网调频运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
为了实现储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时能够提高新能源场站整体出力水平，在本申请一个实施例中，步骤300包括：
根据下列公式，确定值最大的优化目标对应的预测运行场景，将该预测运行场景对应的预测控制模式作为所述目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换：
Figure BDA0003138830360000121
其中，Ii表示运行场景i是否符合场景特征；Fi表示运行场景i对应的经济效益；优化目标maxF符合以下四种约束条件：
所述储能***处于唯一的控制模式；储能***的荷电状态处于预设的上下限之间；储能的充放电电量受储能***的额定容量限制；若储能***处于一控制模式，在该控制模式的运行时间大于最小时间阈值。
也就是说，在优化目标的过程中，考虑储能状态约束、储能SOC约束、储能出力约束和储能状态转换约束四种约束条件，四种约束条件如下：
1)储能状态约束
I1+I2+I3+I4≤1
其中，Ii(i＝1,2,3,4)为0-1函数，表示运行场景i是否符合场景特征，上述约束保证可以储能***只能处于一种控制模式，若I1～I4均为0，则储能***处于停机状态。
2)储能SOC约束
SOCmin≤SOCt≤SOCmax
上式表示储能***的荷电状态要处于规定的上下限之间。
3)储能出力约束
Figure BDA0003138830360000122
上式表示储能***的充放电电量受储能的额定容量所制约。
4)控制模式转换约束
Figure BDA0003138830360000123
若储能***处于某一控制模式之后，在该控制模式的运行时间需要大于等于最小时间阈值方可进行模式转换，从而能够避免储能***控制模式的频繁切换。
具体地，削峰填谷对应的经济效益主要是储能移置电量的效益，作为优选，若下一个数据采样周期内储能***处于放电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure BDA0003138830360000131
上式中η1为储能***的放电效率，
Figure BDA0003138830360000132
为储能***在t+kT0时刻的放电功率；若预先设置k＝1，则F1为下一个数据采样周期内，所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益。
作为优选，若下一个数据采样周期内储能***处于充电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure BDA0003138830360000133
上式中η2为储能***的充电效率，
Figure BDA0003138830360000134
为储能***在t+kT0时刻的充电功率，可以根据功率预测以及储能状态确定；若预先设置k＝1，则F1为下一个数据采样周期内，所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益。
跟踪计划的经济效益包括两部分，一部分是当前指令周期内储能放电效益，另外一部分为下一指令周期内由于储能调节带来的新能源增发电量，作为优选，所述跟踪计划运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000135
上式中，
Figure BDA0003138830360000136
为t+kT0的新能源有功出力，
Figure BDA0003138830360000137
是当前时刻t的有功功率指令值；若预先设置k＝1，则F2为下一个数据采样周期内，所述跟踪计划运行场景中储能***的经济效益。
平滑出力本身没有经济效益，但是通过平滑出力可以避免新能源出力波动超过标准要求，减少响应的考核费用；作为优选，所述平滑出力运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000138
上式中，Pt为当前时刻t新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的最大功率偏差值；
Figure BDA0003138830360000139
为t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值；若预先设置k＝1，则F3为下一个数据采样周期内，所述平滑出力运行场景对应的储能***的经济效益。
电网调频的经济效益主要是二次调频的补偿费用，作为优选，所述电网调频运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure BDA0003138830360000141
上式中，kp为新能源场站的调频品质系数；D为单位里程的补贴价格，可预先获得；若预先设置k＝1，则F3为下一个数据采样周期内，所述平滑出力运行场景对应的储能***的经济效益。
因此，可以将k＝1时，maxF值最大对应的
Figure BDA0003138830360000142
作为有功功率指令预测值
Figure BDA0003138830360000143
将对应的控制模式作为目标测试控制模式。
为了进一步说明本方案，本申请提供一种风光储电站储能***控制模式切换方法的应用实例，具体描述如下：
选取某一天实际运行数据进行分析，当天新能源的最大出力为438MW，最小出力为23MW，出力的日峰谷差较大，且12:00-17:00时段内运行新能源的有功出力剧烈波动。具体如图3所示。
根据各场景的关键特征，对风光储电站储能***控制模式进行分析，并根据各场景优先级及优化目标分析各时段的运行场景，结果如图4所示。
针对不同时段的新能源出力，进行运行场景划分。在新能源出力波动剧烈的时段，利用储能来平滑新能源出力；在新能源出力出现大幅降低的时段，利用储能来跟踪发电计划；在3:00-7:00和18:30-24:00，将储能留作备用；在其他时段，利用储能进行削峰填谷。
通过储能与新能源联合运行，获得如图5所示的储能参与调节后的风光储出力变化曲线，A表示新能源原始有功曲线，B表示新能源与储能联合有功曲线，结果显示，在0:00-3:00的削峰填谷阶段，风储联合出力的有功功率出现略微降低；3:00-7:00和18:30-24:00的储能备用时段以及9:20-10:30跟踪计划出力的初始阶段，风储联合出力与优化前维持相同水平；7:00-9:20的削峰填谷阶段、10:30-12:20的跟踪计划出力的后期阶段以及平滑出力阶段，风储联合体的收益较优化前持续增加；在12:20-17:30的风电出力剧烈波动时段，联合体功率的增减幅度不断变化，该时段有功功率总体增加了215MW。通过不同运行场景下的储能优化配置，在风光储基地一天的风储联合体出力较优化前增加了3015MW，能够显著提升风光储基地的整体出力水平。
从软件层面来说，为了实现储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平，本申请提供一种用于实现所述新能源场站储能***的控制模式切换方法中全部或部分内容的新能源场站储能***的控制模式切换装置的实施例，参见图6，所述新能源场站储能***的控制模式切换装置具体包含有如下内容：
获取模块10，用于获取目标新能源场站的新能源有功出力；
场景划分模块20，用于根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；
控制模式切换模块30，用于根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
本说明书提供的新能源场站储能***的控制模式切换装置的实施例具体可以用于执行上述新能源场站储能***的控制模式切换方法的实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述新能源场站储能***的控制模式切换方法实施例的详细描述。
由上述描述可知，本申请提供的新能源场站储能***的控制模式切换方法及装置，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时能够提高新能源场站整体出力水平；具体地，能够实现多种预测运行场景的优化，提高控制模式切换的准确性，同时能够提高新能源场站储能***的控制模式切换的自动化程度，节省人力成本。
从硬件层面来说，为了实现储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平，本申请提供一种用于实现所述新能源场站储能***的控制模式切换方法中的全部或部分内容的电子设备的实施例所述电子设备具体包含有如下内容：
处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(Communications Interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于实现所述新能源场站储能***的控制模式切换装置以及用户终端等相关设备之间的信息传输；该电子设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该电子设备可以参照实施例用于实现所述新能源场站储能***的控制模式切换方法的实施例及用于实现所述新能源场站储能***的控制模式切换装置的实施例进行实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
图7为本申请实施例的电子设备9600的***构成的示意框图。如图7所示，该电子设备9600可以包括中央处理器9100和存储器9140；存储器9140耦合到中央处理器9100。值得注意的是，该图7是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
在本申请一个或多个实施例中，新能源场站储能***的控制模式切换功能可以被集成到中央处理器9100中。其中，中央处理器9100可以被配置为进行如下控制：获取目标新能源场站的新能源有功出力；根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
从上述描述可知，本申请的实施例提供的电子设备，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平。
在另一个实施方式中，新能源场站储能***的控制模式切换装置可以与中央处理器9100分开配置，例如可以将新能源场站储能***的控制模式切换装置配置为与中央处理器9100连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现新能源场站储能***的控制模式切换功能。
如图7所示，该电子设备9600还可以包括：通信模块9110、输入单元9120、音频处理器9130、显示器9160、电源9170。值得注意的是，电子设备9600也并不是必须要包括图7中所示的所有部件；此外，电子设备9600还可以包括图7中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图7所示，中央处理器9100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器9100接收输入并控制电子设备9600的各个部件的操作。
其中，存储器9140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器9100可执行该存储器9140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元9120向中央处理器9100提供输入。该输入单元9120例如为按键或触摸输入装置。电源9170用于向电子设备9600提供电力。显示器9160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器9140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器9140还可以是某种其它类型的装置。存储器9140包括缓冲存储器9141(有时被称为缓冲器)。存储器9140可以包括应用/功能存储部9142，该应用/功能存储部9142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器9100执行电子设备9600的操作的流程。
存储器9140还可以包括数据存储部9143，该数据存储部9143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器9140的驱动程序存储部9144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块9110即为经由天线9111发送和接收信号的发送机/接收机9110。通信模块(发送机/接收机)9110耦合到中央处理器9100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块9110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)9110还经由音频处理器9130耦合到扬声器9131和麦克风9132，以经由扬声器9131提供音频输出，并接收来自麦克风9132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器9130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器9130还耦合到中央处理器9100，从而使得可以通过麦克风9132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器9131来播放本机上存储的声音。
上述描述可知，本申请的实施例提供的电子设备，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的新能源场站储能***的控制模式切换方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的新能源场站储能***的控制模式切换方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：获取目标新能源场站的新能源有功出力；根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
从上述描述可知，本申请实施例提供的计算机可读存储介质，能够实现新能源场站储能***在多个控制模式之间灵活切换，同时提高新能源总出力水平。
本申请中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

1.一种新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，包括：
获取目标新能源场站的新能源有功出力；
根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；
根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
2.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，所述预测运行场景包括：削峰填谷、跟踪计划、平滑出力和电网调频运行场景中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，还包括：
根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述储能***对应的有功功率指令预测值。
4.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有削峰填谷运行场景：
Figure FDA0003138830350000011
其中，I1为削峰填谷运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；
Figure FDA0003138830350000012
为t-iT0时刻的新能源有功出力，T0为数据采样周期，
Figure FDA0003138830350000013
为t-(N-1)T0时刻至当前时刻t新能源总有功的平均值，N为统计周期个数；Pt limit为当前时刻t调度下达给目标新能源场站的指令值；Ti peak代表为第i个高峰负荷时段；
Figure FDA0003138830350000014
表示当前时刻属于负荷高峰时段且N个周期内新能源有功出力平均值低于调度下达的计划值；Ti val代表为第i个低谷负荷时段；
Figure FDA0003138830350000021
表示当前时刻属于负荷低谷时段且新能源总有功平均值高于调度下达的计划值；
若所述削峰填谷运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有削峰填谷运行场景。
5.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有跟踪计划运行场景：
Figure FDA0003138830350000022
Figure FDA0003138830350000023
Figure FDA0003138830350000024
Figure FDA0003138830350000025
其中，gradτ为τ时刻的爬坡指标，
Figure FDA0003138830350000026
为当前时刻t到(t+T)时刻的爬坡指标的平均值；N为滑动窗的长度，
Figure FDA0003138830350000027
为t-kT0时刻的新能源有功出力；I2为跟踪计划运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合场景特征；gradlimit为爬坡事件的阈值；Pt limit为当前时刻t调度下达给新能源场站的指令值；
若所述跟踪计划运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有跟踪计划运行场景。
6.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有平滑出力运行场景：
Figure FDA0003138830350000028
其中，
Figure FDA0003138830350000031
表示t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值；I3为平滑出力运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Pt为当前时刻t的新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的新能源最大功率偏差值；
Figure FDA0003138830350000032
为NT0时间内允许的新能源功率偏差绝对值的累积值；
若所述平滑出力运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
7.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景，包括：
根据下列公式，判断所述预测运行场景是否包含有电网调频运行场景：
Figure FDA0003138830350000033
其中，I4为电网调频运行场景的判断表示，1表示符合场景特征，0表示不符合；Δft为电网当前频率与50Hz偏差的绝对值；Δfmax为电网允许的最大功率偏差；df/dt为当前时刻t电网的频率变化率，
Figure FDA0003138830350000034
为电网允许的最大功率变化率；
若所述电网调频运行场景的判断表示值为1，则确定所述预测运行场景包含有平滑出力运行场景。
8.根据权利要求1所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换，包括：
根据下列公式，确定值最大的优化目标对应的预测运行场景，将该预测运行场景对应的预测控制模式作为所述目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换：
Figure FDA0003138830350000035
其中，Ii表示运行场景i是否符合场景特征；Fi表示运行场景i对应的经济效益；优化目标maxF符合以下四种约束条件：
所述储能***处于唯一的控制模式；储能***的荷电状态处于预设的上下限之间；储能的充放电电量受储能***的额定容量限制；若储能***处于一控制模式，在该控制模式的运行时间大于最小时间阈值。
9.根据权利要求2所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，若下一个数据采样周期内储能***处于放电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure FDA0003138830350000041
其中，η1为储能***的放电效率，
Figure FDA0003138830350000042
为储能***在t+kT0时刻的放电功率。
10.根据权利要求2所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，若下一个数据采样周期内储能***处于充电状态，则根据下列公式得到所述削峰填谷运行场景中储能***的经济效益：
Figure FDA0003138830350000043
其中，η2为储能***的充电效率，
Figure FDA0003138830350000044
为储能***在t+kT0时刻的充电功率。
11.根据权利要求2所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述跟踪计划运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure FDA0003138830350000045
其中，
Figure FDA0003138830350000046
为t+kT0的新能源有功出力，Pt limit是当前时刻t的有功功率指令值。
12.根据权利要求2所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述平滑出力运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure FDA0003138830350000047
其中，Pt为当前时刻t新能源有功出力；ΔPmax为T0时间内允许的最大功率偏差值；
Figure FDA0003138830350000048
为t-(N-1)T0至当前时刻t的新能源有功出力平均值。
13.根据权利要求2所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法，其特征在于，所述电网调频运行场景中储能***的经济效益，基于下列公式获得：
Figure FDA0003138830350000051
其中，kp为新能源场站的调频品质系数；D为单位里程的补贴价格。
14.一种新能源场站储能***的控制模式切换装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标新能源场站的新能源有功出力；
场景划分模块，用于根据所述新能源有功出力和预设的运行场景判断依据，确定所述目标新能源场站的预测运行场景；
控制模式切换模块，用于根据所述预测运行场景及其对应的经济效益，确定所述目标新能源场站中的储能***唯一对应的目标预测控制模式，以根据该目标预测控制模式完成该储能***的控制模式切换。
15.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至13任一项所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述指令被执行时实现权利要求1至13任一项所述的新能源场站储能***的控制模式切换方法。
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