[发明专利]基于功率谱密度的配置优化的方法、系统及装置

说明书

本发明提供一种基于功率谱密度的配置优化的方法、系统及装置。其中，该方法包括：对电场输出功率波动进行储能补偿后的电场的功率谱密度，经电网频率频域响应模型获得对应的电网频率波动的时间序列；由所述电网频率波动的时域时间序列，获得对应储能充放电时间序列从而确定储能的能量容量和功率容量。本发明基于理论推导，充分考虑风电随机特性和电网的动态响应特性，且无需借助于商业动态仿真软件，相比其它方法配置的储能容量或功率更贴近实际需求，不会造成储能过度配置或配置不足。该方法可适应于任何场景下的电网，可用于快速评估电网频率稳定性约束下的储能需求评估。

技术领域

本发明涉及可再生能源的储能容量和功率容量配置技术领域，尤 其涉及一种基于功率谱密度的配置优化的方法、系统及装置。

背景技术

近些年来，可再生能源飞速发展，可再生能源包括诸如风电能源、 太阳能源(光伏)等，尤其风电能源输出功率具有间歇性和波动性的特点， 大规模的可再生能源接入电网会给电网带来频率稳定性、小干扰稳定性等一 系列的影响。通常，利用储能充电和放电的特性可以缓解电网功率的供需平 衡，从而维持电网的稳定性。但过度的储能容量和功率的配置会导致成本大 幅增加，另外，若储能容量和功率的配置不足又会导致电网的稳定性受影响， 因此，储能的容量和功率的优化配置显得十分重要。

而已知的储能容量和功率的优化配置往往针对的是诸如独立风 机或光伏系统。以风电为例，目前应用较多的是，给独立风力发电系统配置 一定的储能(即储能设备的容量配置，既能保证完成自身任务而满足接入电 网的需求，又能使得接入电网的电力体系成本尽可能低的优化运行)，采用 合适的充放电措施，让风机的输出功率在一定时间尺度下(例如1分钟、10 分钟)能满足一定的阈值要求(例如波动率不超过10％)等。可见，现有的储能优化的方案是以风电功率波动率为目标函数，没有结合具体接入的电网 来考虑其会对电网有功功率平衡过程造成的影响。可见，以往的方法所存在 的缺陷体现在：(1)往往将风电出力认为是确定的，也即所采用的方案实际 上是确定性的方案，并没有充分考虑风电出力的随机性；(2)没有考虑接入 的电网的响应特性，而常规的电源如火电、水电本身具有一定的惯性响应能 力，可以平滑一定的电网功率波动，但风电则不能；(3)以往的方案建立在 长时间的对风电时间序列蒙特卡洛仿真(即随机抽样或统计模拟的仿真算法) 的基础上，往往需要借助动态仿真商业软件，运算过程比较耗时，不利于现 场应用；(4)以往的方法没有结合风电输出功率、电网响应特性等多个因素 来综合考虑，往往造成储能配置不足或过度配置。

由此，要获得更平衡的配置，就需要对储能容量和功率的优化配 置进行改进，提供一种以理论推导基础、充分考虑可再生能源的功率波动随 机特性和电网的动态响应特性、配置的储能容量或功率更贴近实际需求、不 会造成储能过度配置或配置不足等情形、并且无需借助于高成本的商业动态 仿真软件的方案。这样的方案，可适应于任何场景下的电网，并可用于快速 实现电网频率稳定性约束下的储能需求评估。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以解决或至少部分地解决如 何基于理论推导结合风电随机特性和接入电网的响应特性以改进优化储能 容量和/或功率的配置的技术问题，从而保证配置的储能容量或功率更贴近 实际需求不会配置过度或不足，进而也降低了配置成本(无需高成本商业动 态仿真软件)。本发明为解决上述技术问题提供了一种基于功率谱密度的储 能容量和功率的配置优化的方法、系统及装置。

第一方面，提供一种基于功率谱密度的配置优化的方法，包括： 对电场输出波动功率进行储能补偿，以获得补偿后的电场输出波动功率所对 应的电场功率谱密度；根据所述电场功率谱密度，经电网频率频域响应模型 获得电网的功率谱密度；根据所述电网的功率谱密度获得对应的电网频率波 动功率的时间序列；基于电网频率波动功率的所述时间序列，计算所述储能 补偿频段对应的储能的能量容量和功率容量。