CN116599160A - 新能源场站集群主动感知方法、***和新能源场站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源场站集群主动感知方法，***和新能源场站。方法包括：从电网获取电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息；根据上述信息得到储能***调节能力与新能源场站的运行场景、调度时段以及季节因素之间的关系；基于关系，根据电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划，并依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围；获取新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数；依据并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值。通过上述步骤可以有效提升新能源场站和电网的运行效益。
Description
技术领域
本发明涉及能源技术领域，具体涉及一种新能源场站集群主动感知方法、***和新能源场站。
背景技术
我国目前正在加快建设以风电和太阳能光伏发电并网为代表的新型电力***，助力实现双碳目标。基于电网运行态势感知实现新能源场站对电网的主动支撑具有必要性，通过对新能源场站的主动感知，建立与电网的协调运行关系，同时提升新能源场站和电网的运行效益，可为新型电力***运行提供技术储备，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源场站集群主动感知方法、***和新能源场站，使电网可以更加合理和高效地安排新能源场站参与电网调节，便于新能源场站合理预留灵活性调节资源，更好地参与电网调峰调频等辅助服务市场，同时合理安排储能参与电网新能源消纳优化，实现***级有功功率平抑，在减小电网新能源弃电率的同时，为新能源消纳优化了电网条件，可以更好地减小弃电，提升新能源场站和电网的运行效益。
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种新能源场站集群主动感知方法，包括：
从电网获取电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息；
根据所述电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息得到储能***调节能力与新能源场站的运行场景、调度时段以及季节因素之间的关系；
基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划，并依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围；
获取新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数；
依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值；
在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，以及在执行调度计划阶段进行功率平抑。
可选的，所述基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划包括：
结合电网感知信息的频度以及新能源场站预测时间尺度，得到电网多时间尺度功率缺口曲线；
基于所述电网多时间尺度功率缺口曲线计算得出不同时间尺度的功率输出计划；
基于功率输出计划分别制定储能***日前的周、日和实时调度计划。
可选的，所述依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围包括：
根据储能当前的荷电状态、剩余容量、输出功率、当天充放电次数，当月充放电次数，计算得出储能上调节阈值范围和下调节阈值范围。
可选的，所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑包括：
新能源场站群和周边新能源场站接入电网的节点及其日前预测出力曲线；
所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路参数包括：
新能源场站群和周边新能源场站的储能参数、以及新能源场站群和周边新能源场站的日前调度计划。
可选的，所述依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值包括：
结合并网回路拓扑，完成***稳定性分析，通过潮流计算得出各个新能源场站的出力分配计划，根据所述出力分配计划得到储能***的充放电状态、充放电功率。
可选的，所述在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
对接入节点从1开始依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
获取该接入节点的新能源出力总预测曲线；
对该接入节点出力总预测曲线以波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，计算各储能的出力值；
当直至节点的数量等于电网节点总数量时，输出以节点为横坐标储能的出力为纵坐标的出力曲线；
将储能出力曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
可选的，所述在执行调度计划阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
根据新能源场站历史出力曲线计算各场站出力之间的互相关系数，对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
从节点1开始对接入节点依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
对接入节点的风电场或风电场群，将各自调度日前计划曲线进行叠加计算，依据各出力相关系数重新分配各场站调度日前出力计划；
对接入节点的日前出力计划按照总出力波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，得到各储能的出力计划曲线；
当节点的数量等于电网节点总数量时，将分配的调度日前出力计划曲线和储能出力计划曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
本发明的另一方面，提供了一种新能源场站集群主动感知***，包括：
所述新能源场站集群主动感知***用于执行如上所述的新能源场站集群主动感知方法。
本发明的另一方面，提供了一种新能源场站，包括：电网EMS、电网交易***、电力市场优化决策***、智慧联合集控***、风光储场站监控***、区域集控***、新能源场站端监控***和如上所述的新能源场站集群主动感知***；
电网交易***用于发布全网用电需求预测结果、各火电发电机组参与交易的电量限值、各新能源企业参与交易的电量限值；
电网EMS连接于所述电网交易***、所述新能源场站端监控***和所述智慧联合集控***；
电力市场优化决策***连接于所述电网交易***和所述主动感知***；
智慧联合集控***还连接于所述主动感知***和所述风光储场站端监控***；
区域集控***连接于所述主动感知***和所述新能源场站端监控***。
基于本申请提供的新能源场站集群主动感知方法基于新能源场站集群运行信息和历史信息和主动支撑策略得到对电网具有主动支撑作用的策略（综合结果），并发给智慧联合集控***和区域集控***，进而转发至周边新能源场站端监控***，供周边新能源场站端监控***参考或执行。通过上述步骤可以有效提升新能源场站和电网的运行效益，可为新型电力***运行提供技术储备，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的新能源场站架构示意图；
图2是本发明实施例提供的主动感知***功能架构示意图；
图3 是本发明实施例提供的主动感知***硬件架构示意图；
图4是本发明实施例提供的新能源场站集群主动感知方法流程示意图；
图5 是本发明实施例提供的基于电网感知信息提升电网调节灵活性的流程示意图；
图6 是本发明实施例提供的上报预测出力曲线阶段主动支撑***级功率平抑的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的执行调度计划阶段有功主动平抑的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参照图1，本发明的一个实施例提供了一种新能源场站，包括：电网EMS、电网交易***、电力市场优化决策***、智慧联合集控***、风光储场站监控***、区域集控***、新能源场站端监控***和新能源场站集群主动感知***；
电网交易***用于发布全网用电需求预测结果、各火电发电机组参与交易的电量限值、各新能源企业参与交易的电量限值；
电网EMS连接于所述电网交易***、所述新能源场站端监控***和所述智慧联合集控***；
电力市场优化决策***连接于所述电网交易***和所述主动感知***；
智慧联合集控***还连接于所述主动感知***和所述风光储场站端监控***；
区域集控***连接于所述主动感知***和所述新能源场站端监控***。
新能源场站集群主动感知***用于执行以下的新能源场站集群主动感知方法。
电网EMS是指能源管理***（英文是energy managementsystem）。
图1中虚线框代表D5000***，D5000***是电网公司的电网调度技术支持***的型号。
本发明另一实施例还提供了一个新能源场站集群主动感知***，用于执行以下的新能源场站集群主动感知方法。
举例来说，新能源场站集群主动感知***包括：
（1）平台架构
新能源场站集群主动感知***软件结构附图6所示。从***运行的体系结构看，主动感知***有操作***层、支撑平台层和应用层共三个层次。
新能源场站集群主动感知***中的支撑平台层在整个体系结构中处于核心地位，其设计是否合理将直接关系到整个***的结构、开放性和集成能力。支撑平台又可将其归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用***以及第三方软件之间规范化的交互机制，提供跨I/II区的各子***的交互方式；数据总线层为它们提供适当的数据访问服务；公共服务层为各应用***实现其应用功能提供各种服务，包括图形界面、报表服务、告警等。
（2）功能架构
新能源场站集群主动感知***应用功能包括态势感知、主动支撑、辅助决策、综合展示等功能。功能架构如附图2所示。
每个模块实现具体功能如下：
1）态势感知
态势感知数据接口实现与电力市场优化决策***、智慧联合集控***、周边新能源场站端监控***的数据交互，完成主动支撑所需要的电网运行态势、新能源场站运行态势的感知功能。
在数据感知的基础上，进行有功平衡、新能源消纳等方面的分析计算。
2）主动支撑
在态势感知功能的基础上，主动支撑功能生成对电网具有主动支撑作用的策略。主动支撑功能实现新能源场站集群和周边新能源场站基于电网感知信息提升电网调节灵活性、最优新能源消纳、基于新能源场站出力特性挖掘的***级有功功率平抑等对电网的主动支撑，改善电网的运行性能。
3）辅助决策
辅助决策功能综合主动支撑功能产生的策略结果，转换成对新能源场站集群或周边新能源场站运行的决策信息，将该决策信息发给新能源场站集群的智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***，供其参考或执行，同时实现主动支撑功能的运行评价。
4）综合展示
综合展示功能通过图形或报表展示主动支撑功能生成的策略和运行评价结果。综合展示功能将展示基于电网感知信息提升电网调节灵活性策略结果、最优新能源消纳策略结果、基于新能源场站出力特性挖掘的***级有功功率平抑策略结果，以及相应的运行评价结果。
（3）硬件架构
***硬件采用双机双网结构，主要硬件设备采用冗余配置，避免单点硬件故障导致***瘫痪。***不局限于某种计算机硬件或操作***类型，适应流行的计算机及软件的发展，采用灵活的配置方式，综合考虑***稳定性、操作灵活性和应用简便性。无论何种计算机硬件平台、操作***平台、数据库平台，***均能提供良好的可移植性、可扩展性和互操作性。如附图3所示主要硬件配置包括：数据采集服务器、历史数据服务器、应用服务器、通信服务器、工程师工作站、教员/学员工作站、网络交换机（100M/1000M自适应）、正向物理隔离、反向物理隔离等设备。
1）II区通信服务器
II区通信服务器为两台PC服务器，安装国产操作***，采集智慧联合集控***的II区电量和功率预测的数据，并将数据发送给历史数据服务器。周边新能源场站端的电量和功率预测数据通过三峡区域集控中心转发给历史数据服务器。
2）III区数据采集服务器
III区数据采集服务器由两台PC服务器组成，安装国产操作***，主备方式运行，主要用于III区数据采集及预处理，通信原码监视及转发，与其它***交换数据。双服务器之间通过网络相互进行监视，实现自动和手动切换。自动切换是根据***的运行状态自动完成。手动切换是根据运行需要强制将原值班机退出值班状态，备用机转为值班机状态的过程。
两台服务器均采集智慧联合集控***、电力市场和周边新能源场站端监控***的数据，值班机为Polling机，备用机为监听机。主备二机数据完全一致，因此主、备机的切换不影响后台实时数据更新的速度，更不会产生切换停顿感。
3）历史数据服务器
历史数据服务器由两台PC服务器组成，安装国产操作***，形成双机热备用，充分保证***数据的安全性。
历史数据服务器是整个***运行的核心，商用数据库用于存放数据结构、数据定义及描述、历史数据、实时数据库采样数据、警报信息以及其它管理信息等。实时数据库在每个客户机上常驻内存，其定义及描述是在***启动时根据商用数据库的内容而产生，反应当前电网的状态，存放实时性要求比较高的数据。
历史数据服务器一方面运行商用数据库管理***；另一方面承担数据处理、数据存贮、数据分发、数据检索、双服务器之间数据同步功能。两台数据服务器采用主备热备用工作机制，可以实现无扰动自动/手动切换，在切换过程中应保证数据不丢失。
4）应用服务器
应用服务器为四台PC服务器，安装国产操作***，应用服务程序在应用服务器上运行，它充分利用了服务器强大的数据处理能力。历史数据服务器采样的数据直接传送给应用服务器上的服务程序，服务程序对数据进行处理，将处理结果发给工作站和历史数据服务器。同时，工作站需要数据时，直接发请求给服务器上的服务程序，由服务程序获取数据，再将结果发给相应的工作站，这样，各个工作站并不保存数据，数据全部由服务器保存，保证了数据的一致性。
5）工程师工作站
三台PC工作站，安装国产操作***。工程师工作站供值班人员进行***维护用，进行各种数据库的维护；各种数据或界面的绘制及修改；报表的生成及维护；***功能及权限维护；资料的录入及管理。
6）教员/学员工作站
三台PC工作站，供***使用人员进行培训仿真使用。
参照图4，在本发明的一个实施例，提供了一种新能源场站集群主动感知方法，包括：
从电网获取电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息；
根据所述电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息得到储能***调节能力与新能源场站的运行场景、调度时段以及季节因素之间的关系；
基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划，并依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围；
获取新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数；
依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值；
在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，以及在执行调度计划阶段进行功率平抑。
基于本申请提供的新能源场站集群主动感知方法主动获取电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息，新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数等，并基于上述信息，获取储能***日前每个调度周期的出力计划和分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值等信息，主动发送至新能源场站的其他***。
通过上述步骤可以有效提升新能源场站和电网的运行效益，可为新型电力***运行提供技术储备，具有良好的经济效益和社会效益。
在一实施例中，获取根据所述电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息得到储能***调节能力与新能源场站的运行场景、调度时段以及季节因素之间的关系包括：储能***调节能力与新能源场站预测信息多时间尺度的发电功率预测信息、电网的计划功率曲线和调峰调频要求有关，需要结合调度时段、季节因素对应进行调整，调度时段包括以周为周期的长时间尺度调度、以日为周期的短期调度和日内以分钟为周期的实时调度；同时要考虑天气类型、温度、负荷波动特性等季节性因素，对应调整储能调节能力。
在一实施例中，基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划包括：
结合电网感知信息的频度以及新能源场站预测时间尺度，得到电网多时间尺度功率缺口曲线，曲线的横轴是时间，纵轴是功率缺口，时间间隔以采集频率为基础，一般是15分钟一个点，一天96个点，每个点对应的是该时刻电网的功率缺口值；
基于所述电网多时间尺度功率缺口曲线计算得出不同时间尺度的功率输出计划，基于新能源场站的当前输出功率减去电网功率缺口，是对储能***的调度计划；
基于功率输出计划分别制定储能***日前的周、日和实时调度计划。
在一实施例中，所述依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围包括：
根据储能当前的荷电状态、剩余容量、输出功率、当天充放电次数，当月充放电次数，计算得出储能可调节裕度，包括上调节阈值范围、下调节阈值范围和持续时间。储能的可调节裕度与其当前功率、荷电状态、和剩余容量有关，举例来讲，额定功率减去当去功率是其可调裕度，剩余容量除以调节阈值得到的是持续时间。
在一实施例中，所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑包括：
新能源场站群和周边新能源场站接入电网的节点及其日前预测出力曲线；
所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路参数包括：
新能源场站群和周边新能源场站的储能参数、以及新能源场站群和周边新能源场站的日前调度计划。
在一实施例中，所述依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值包括：
结合并网回路拓扑，完成***稳定性分析，通过潮流计算得出各个新能源场站的出力分配计划，根据所述出力分配计划得到储能***的充放电状态、充放电功率、出力曲线计划。充放电状态表示是正的或者负的，充放电功率是值，出力曲线是根据时间与值建立的曲线关系。
在一实施例中，所述在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
对接入节点从1开始依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
获取该接入节点的新能源出力总预测曲线，
对该接入节点出力总预测曲线以波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，计算各储能的出力值；
当直至节点的数量等于电网节点总数量时，输出以节点为横坐标储能的出力为纵坐标的出力曲线；
将储能出力曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
在一实施例中，所述在执行调度计划阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
根据新能源场站历史出力曲线计算各场站出力之间的互相关系数，对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
从节点1开始对接入节点依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
对接入节点的风电场或风电场群，将各自调度日前计划曲线进行叠加计算，依据各出力相关系数重新分配各场站调度日前出力计划；
对接入节点的日前出力计划按照总出力波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，得到各储能的出力计划曲线；
当节点的数量等于电网节点总数量时，将分配的调度日前出力计划曲线和储能出力计划曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。举例来说，本实施例基于新能源场站集群主动感知***执行本方法与电力市场优化决策***的交互实现，具体如下：
新能源场站集群主动感知***与电力市场优化决策***的关系是：新能源场站集群主动感知***通过网络接口接收电网的运行/历史信息，感知电网运行态势，但不向电力市场优化决策***上送信息。新能源场站集群主动感知***不改变电网调度对智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***的调控关系，但分析电网状态和电网交易***发布的全网用电需求预测结果、各火电发电机组参与交易的电量限值、各新能源企业参与交易的电量限值等信息，并向智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***提供优化的功率预测曲线和运行决策信息。
（1） 与电力市场优化交易***数据交互
新能源场站集群主动感知***与电力市场优化交易***交互数据内容主要包含预测统调负荷、预测外送通道出力、预测非市场机组总出力曲线和预测地调机组总出力曲线等数据。具体数据包括电厂机组信息、各发电单元的发电能力、机组检修以及设备改造计划、机组出力受限情况、机组停运信息（起始时间、终止时间，停机容量）、发电机组检修计划、日前负荷预测(总负荷、分区负荷)、日前***间联络线输电曲线预测(考虑所有已知影响)、发电出力预测(总出力、分区出力、各类非市场机组出力)、新能源总出力预测(分电源类型)、水电(含抽蓄)计划发电总出力预测、机组状态及实际发电出力(总出力、分区出力、各类非市场机组出力)、新能源总实时出力(分电源类型)、水电总实时出力、实时运行信息、确定节点分配因子方法、节点及分区划分依据和详细数据等。
（2）通信方案
新能源场站集群主动感知***与电力市场优化交易***数据交互采用运行文件方式进行交互，基于网络接口采用文件方式，通过SFTP协议传输。
（1）基于电网感知信息和新能源场站历史运行数据提升电网调节灵活性
1）功能描述
基于电网感知信息和新能源场站预测信息、调峰调频等方面的历史运行信息，挖掘储能调节能力与新能源场站运行场景、调度时段、季节等因素之间的关系，基于挖掘出来的关系，根据电网感知信息和新能源场站出力预测确定储能日前每个调度周期的出力计划，评估储能可以向电网提供的日前每个调度周期的上调节灵活性和下调节灵活性。通过精准评估储能调节灵活性和确保在调度计划执行过程中具有足够的调节灵活性，使新能源场站参与电网灵活性调节过程，并因此提升电网的调节灵活性。
2）逻辑方法与实现思路
首先基于电网感知信息和新能源场站预测信息、调峰调频等方面的历史运行信息，挖掘储能调节能力与新能源场站运行场景、调度时段、季节等因素之间的关系；然后基于挖掘出来的关系，根据电网感知信息和新能源场站出力预测确定储能日前每个调度周期的出力计划；最后评估储能可以向电网提供的日前每个调度周期的上调节灵活性和下调节灵活性。
输入数据：电网拓扑及参数；电网日前预测负荷曲线；电网新能源日前预测出力曲线；三峡新能源场站的储能参数（额定容量、充放电电量最大值和最小值、充放电功率最大值和最小值、爬坡速率、SOC最大值和最小值）、常规电厂参数（装机容量、最小技术出力、爬坡速率）、三峡新能源场站群和周边新能源场站日前调度计划、调峰/AGC/惯性控制的历史调节数据（指令、执行期间储能出力曲线或采样值）、新能源场站历史运行数据。
输出数据：储能的上调节灵活性值（上调节容量、上调节容量持续时间）和下调灵活性值（下调节容量、下调节容量持续时间）；日前每个调度周期各储能的出力计划值。
基于电网感知信息和新能源场站历史运行数据提升电网调节灵活性的基本思路如附图5所示。
举例来说，本实施例中基于新能源场站集群主动感知***执行本方法与智慧联合集控***数据交互实现，具体如下：
主动感知***通过如下数据建立数据模型，包括电网拓扑及参数，电网日前负荷预测曲线，电网新能源日前预测出力曲线，新能源场站的储能参数、周边新能源场站日前调度计划、调峰需求和顶峰供电需求、调峰/AGC/惯性控制的历史调节数据、新能源场站历史运行数据；
使用数据模型对储能***参与电网调峰容量进行评估，并根据储能***的响应速度、容量、持续时间评估参与一次调频的储能***容量、参与虚拟惯性控制的储能容量；
使用参与一次调频的储能***容量、参与虚拟惯性控制的储能容量结合新能源预测结果、电网功率缺口计算储能日前每个调度周期的出力计划曲线，并根据储能日前出力计划曲线对储能调节灵活性进行评估，将出力曲线和评估结果发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***；
计算储能日前每个调度周期的出力计划曲线包括：根据电网感知信息的频度以及新能源场站预测时间尺度，得到电网多时间尺度功率缺口曲线，
基于所述电网多时间尺度功率缺口曲线计算得出不同时间尺度的功率输出计划；
基于功率输出计划分别制定储能***的周、日和实时调度计划。
储能调节灵活性包括日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围；
对储能调节灵活性进行评估包括根据储能当前的荷电状态、剩余容量、输出功率、当天充放电次数，当月充放电次数，计算得出储能上调节阈值和下调节阈值范围。
智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***向调度上报新能源场站调节灵活性，接收调度返回的调度计划、掉控指令，并结合储能出力计划，生成控制策略并执行。
其中，对储能***参与电网调峰容量进行评估，依据储能***的当前充放电状态、充放电功率、荷电状态进行评估，得到能够参与调峰的容量。
储能调节灵活性包括响应的功率、持续时间。评估也是通过响应功率值、持续时间值等。
（2） 通信方案
新能源场站集群主动感知***与智慧联合集控***采用网络接口方式通信，实时运行信息采用IEC104协议传输，电量数据采用IEC102协议传输，功率预测信息采用文件方式，通过SFTP协议传输。
（3）基于新能源场站出力特性挖掘的***级有功功率平抑
1）功能描述
挖掘新能源场站间的时空互补特性；对并网于同一电网节点的新能源场站考虑时空互补特性实现***级有功功率平抑，实现多个新能源场站有功功率之和整体平抑。
2）实现方法和逻辑思路
输入数据：新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数；新能源场站群和周边新能源场站接入电网的节点及其日前预测出力曲线；新能源场站群和周边新能源场站的储能参数（额定容量、充放电电量最大值和最小值、充放电功率最大值和最小值、爬坡速率、SOC最大值和最小值）、新能源场站群和周边新能源场站日前调度计划。
输出数据：分配给各新能源场站的日前调度计划值；各储能的日前出力计划值。
3）上报预测出力曲线阶段主动支撑***级功率平抑的基本思路是：根据各新能源场站出力计划曲线，利用储能的充放电特性，合理安排储能的出力计划，使得新能源场站并网的电网网架节点处总新能源出力波动最小。其基本思路如附图6所示。参照图6，在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
对接入节点从1开始依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
获取该接入节点的新能源出力总预测曲线，
对该接入节点出力总预测曲线以波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，计算各储能的出力值；
当直至节点的数量等于电网节点总数量时，输出以节点为横坐标储能的出力为纵坐标的出力曲线；
将储能出力曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***接受到储能的出力曲线后，将新能源场站的出力曲线与场站内储能的出力曲线叠加，形成新能源场站新的预测出力曲线；将场站预测出力曲线上报给调度。
（4）执行调度计划阶段主动支撑***级功率平抑
1）主动感知***根据新能源场站历史出力曲线挖掘各场站有功出力之间互相关系数。为了利用时空互补特性主动平抑新能源场站集群有功出力的波动性，主动感知***拟采用新能源场站出力互相关系数来描述时空互补特性。根据现有研究成果，同一新能源场站不同年份的出力和波动特性的概率分布函数基本相同（不考虑弃风弃光），因此新能源场站出力互相关系数可采用新能源场站历史出力数据计算得到。
2）确定新能源场站（群）并网的网架节点，按照并网的网架节点对新能源场站进行分群，即并网在同一个网架节点的新能源场站（群）为同一个群。
3）对每一个网架节点并网的新能源场站群。
4）主动感知***将分配的新能源场站调度日前出力计划曲线和各储能的出力计划曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。其基本思路如附图7所示。参照图7，在执行调度计划阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
根据新能源场站历史出力曲线计算各场站出力之间的互相关系数，对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
从节点1开始对接入节点依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
对接入节点的风电场或风电场群，将各自调度日前计划曲线进行叠加计算，依据各出力相关系数重新分配各场站调度日前出力计划；
对接入节点的日前出力计划按照总出力波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，得到各储能的出力计划曲线；
当节点的数量等于电网节点总数量时，将分配的调度日前出力计划曲线和储能出力计划曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
然后，智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***接收调度日前出力计划曲线和储能出力计划曲线，并下发给储能***；
最后，储能***接收到指令后，在均值满足出力计划的约束下采用主动平衡控制策略，在调频时间尺度上平抑模拟有功出力波动。
举例来说，新能源场站集群主动感知***执行本方法与周边新能源场站端监控***的交互实现，具体如下：
新能源场站集群主动感知***采用网络接口接收周边新能源场站端监控***的运行/历史信息，感知周边新能源场站运行态势，获取调度对周边新能源场站端监控***的调度计划和控制指令。新能源场站集群主动感知***将主动支撑策略的综合结果发送给区域集控***并转发给周边新能源场站端监控***，供周边新能源场站端监控***参考或执行。
（1） 新能源场站集群主动感知***与周边新能源场站数据交互
通过与区域集控***通信，采集周边新能源场站的数据，主要包含：新能源场站的实时运行参数（遥测遥信）、电量、日前有功出力预测曲线、场站有功出力历史运行数据、场站机组/储能/无功调节设备的运行状况和可调节能力、AGC指令执行历史数据、虚拟惯性指令执行历史数据等信息。具体数据包括实时运行参数（遥测遥信）、电量、日前有功出力预测曲线、场站有功出力历史运行数据、有功可调节能力、虚拟惯性和惯性调节能力、储能运行状况、调峰指令执行历史数据、AGC指令执行历史数据、虚拟惯性指令执行历史数据等。
主动感知系输出周边新能源场站端监控***执行的控制指令包括每个调度周期新能源场站集群有功功率计划值、每个调度周期新能源场站集群调节灵活性和储能调节灵活性、优化后的出力预测曲线。
（2） 通信方案
新能源场站集群主动感知***与周边新能源场站采用网络接口的方式，实时运行信息采用IEC104协议传输、电量数据采用IEC102协议传输、功率预测信息采用文件方式，通过SFTP协议传输。
（3）基于电网感知信息的智能预警功能
1）功能描述
通过对全网预想事故和未来运行方式变化进行快速准确的仿真计算，分析电网运行风险点，分析电网未来运行态势，实现对各种极端状况下电网运行趋势的定量分析和仿真验证。能够为集控中心运行人员提供建议，使集控中心运行人员能够通过建议结合实际情况对***进行调整，使电厂运行在优化的状态。例如，如在极端天气情况下，新能源场站附近的母线电压及支路负载情况的预警，以及超过限值时的调整建议；当***的母线电压运行在低限值附近或者高限值附近或者越限时，能够为集控中心运行人员实时提供***调整建议使得越限的母线电压恢复到正常范围内；同样对于支路越限也可以结合目前***状态实时的为集控中心运行人员提供建议，降低支路负载率。能够为运行人员提供15分钟预警，保障***运行的安全和稳定。
2）实现方法和逻辑思路
通过预测数据、母线负荷预报作为预测断面的基础数据，结合目前的网架数据和量测数据共同形成基础案例，基础案例通过状态估计计算，得到未来状态下（例如未来15分钟或者更长时间）的可用基础案例。
步骤包括：
获取汇集站及新能源站内、220kV站信息的拓扑信息、负荷预测及母线负荷预测结果、新能源场站功率预测结果；
根据上述信息形成电网未来态的数据断面，通过预设条件情况下进行稳态分析计算（潮流计算），给出所关注的点的预警结果，形成故障集定义、告警、建议内容；
将建议信息在界面进行展示，形成未来态下可用的基础案例库。
本发明旨在保护一种新能源场站集群主动感知方法，基于新能源场站集群运行信息和历史信息和主动支撑策略得到对电网具有主动支撑作用的策略（综合结果），并发给智慧联合集控***和区域集控***，进而转发至周边新能源场站端监控***，供周边新能源场站端监控***参考或执行。通过上述步骤可以有效提升新能源场站和电网的运行效益，可为新型电力***运行提供技术储备，具有良好的经济效益和社会效益。
本方法属于能源技术领域，本方法能够应用分布式新能源运行控制、调度等场景。主动感知分为五个方面：
（1）感知电网运行态势。主动感知***获取全网用电需求预测结果、各火电发电机组参与交易的电量限值、各新能源企业参与交易的电量限值、电网结构及其模型参数、电厂类型及其参数。
（2）感知新能源场站集群和周边新能源场站运行态势。实时运行参数（遥测遥信）、外送电量、设备检修计划和健康状况、运行态势进行感知包括有功出力预测曲线、场站有功出力历史运行数据、场站机组/储能/无功调节设备的运行状况和可调节能力等。
（3）采用相关通信协议解析实现主动感知。基于TCP/IP协议方式，服务端提供服务，通过IP地址和端口进行服务访问，客户机通过连接服务器指定的端口进行消息交互，服务端和客户端约定请求报文格式和响应报文格式，可以基于标准的IEC61850、IEC-101、IEC-102、IEC-104、DL476、Modbus TCP、HTTP协议、SFTP等协议，也可以采用双方约定的格式。
（4）采用接口方式进行主动感知。对于大数据量的交互，采用文件的交互方式，约定文件服务器地址，文件命名规则,文件内容格式等内容，通过上传文件至对方文件服务器进行数据交互。***通过连接到对方数据库服务器进行数据交换，对方数据库服务器设置专用的用户名、密码及公共表空间，并定时推送数据至公共表空间，数据接收客户端连接到服务端数据库读取数据。
（5）新能源场站集群主动感知***。新能源场站集群主动感知***包含态势感知、主动支撑、辅助决策、综合展示等四个方面的功能。主动感知电网运行态势、新能源场站集群运行态势和周边新能源场站运行态势，进行有功功率平衡和新能源消纳方面的分析计算，生成对电网具有主动支撑作用的策略，并发给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供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步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，简称ROM)或随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)等。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例***装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
Claims (9)
1.一种新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，包括：
从电网获取电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息；
根据所述电网感知信息、新能源场站预测信息和调峰调频信息得到储能***调节能力与新能源场站的运行场景、调度时段以及季节因素之间的关系；
基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划，并依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围；
获取新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数；
依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值；
在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，以及在执行调度计划阶段进行功率平抑。
2.根据权利要求1所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述基于所述关系，根据所述电网感知信息和新能源场站预测信息确定储能***日前每个调度周期的出力计划包括：
结合电网感知信息的频度以及新能源场站预测时间尺度，得到电网多时间尺度功率缺口曲线；
基于所述电网多时间尺度功率缺口曲线计算得出不同时间尺度的功率输出计划，
基于功率输出计划分别制定储能***日前的周、日和实时调度计划。
3.根据权利要求2所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述依此评估储能***向电网提供的日前每个调度周期的上调节阈值和下调节阈值范围包括：根据储能当前的荷电状态、剩余容量、输出功率、当天充放电次数、当月充放电次数，计算得出储能上调节阈值范围和下调节阈值范围。
4.根据权利要求1所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑包括：
新能源场站群和周边新能源场站接入电网的节点及其日前预测出力曲线；
所述新能源场站群和周边新能源场站并网回路参数包括：
新能源场站群和周边新能源场站的储能参数、以及新能源场站群和周边新能源场站的日前调度计划。
5.根据权利要求4所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述依据所述并网回路拓扑及参数，得到分配给各新能源场站的日前调度计划值以及各储能***的日前出力计划值包括：结合并网回路拓扑，完成***稳定性分析，通过潮流计算得出各个新能源场站的出力分配计划，根据所述出力分配计划得到储能***的充放电状态、充放电功率。
6.根据权利要求5所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述在上报预测出力曲线阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
对接入节点从1开始依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
获取该接入节点的新能源出力总预测曲线，
对该接入节点出力总预测曲线以波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，计算各储能的出力值；
当直至节点的数量等于电网节点总数量时，输出以节点为横坐标储能的出力为纵坐标的出力曲线；
将储能出力曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
7.根据权利要求1所述的新能源场站集群主动感知方法，其特征在于，所述在执行调度计划阶段进行功率平抑，包括：
根据新能源场站群和周边新能源场站并网回路拓扑及参数构建基础数据模型；
根据新能源场站历史出力曲线计算各场站出力之间的互相关系数，对新能源场站按照接入电网网架节点进行编号，节点号从1到n；
从节点1开始对接入节点依次执行以下步骤，直至节点的数量等于电网节点总数量n：
对接入节点的风电场或风电场群，将各自调度日前计划曲线进行叠加计算，依据各出力相关系数重新分配各场站调度日前出力计划；
对接入节点的日前出力计划按照总出力波动最小为目标使用基础数据模型进行优化计算，得到各储能的出力计划曲线；
当节点的数量等于电网节点总数量时，将分配的调度日前出力计划曲线和储能出力计划曲线发送给智慧联合集控***和周边新能源场站端监控***。
8.一种新能源场站集群主动感知***，其特征在于，包括：
所述新能源场站集群主动感知***用于执行如权利要求1-7任意一项所述的新能源场站集群主动感知方法。
9.一种新能源场站，其特征在于，包括：电网EMS、电网交易***、电力市场优化决策***、智慧联合集控***、风光储场站监控***、区域集控***、新能源场站端监控***和新能源场站集群主动感知***；所述新能源场站集群主动感知***包括如权利要求8所述的新能源场站集群主动感知***；
电网交易***用于发布全网用电需求预测结果、各火电发电机组参与交易的电量限值、各新能源企业参与交易的电量限值；
电网EMS连接于所述电网交易***、所述新能源场站端监控***和所述智慧联合集控***；
电力市场优化决策***连接于所述电网交易***和所述主动感知***；
智慧联合集控***还连接于所述主动感知***和所述风光储场站端监控***；
区域集控***连接于所述主动感知***和所述新能源场站端监控***。
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| Publication number | Publication date |
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| CN116599160B (zh) | 2023-12-05 |
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