一種獨(dú)立微電網(wǎng)儲能裕度檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及微電網(wǎng)儲能技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于可靠性和隨機(jī)特性的獨(dú)立微 電網(wǎng)儲能裕度檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著能源、環(huán)境問題日益突出W及電力市場改革的深入，可再生能源發(fā)電 在全球迅速發(fā)展。由于風(fēng)、光等間歇性能源具有的波動與隨機(jī)等變化特性，對微電網(wǎng)的功率 平衡、電壓和頻率穩(wěn)定帶來了較大影響。并且，目前風(fēng)、光等間歇性能源功率預(yù)測精度不高， 也增加了風(fēng)、光并網(wǎng)的隨機(jī)性。儲能設(shè)備，由于其具有靈活的功率調(diào)節(jié)能力，已成為平衡微 電網(wǎng)內(nèi)部的瞬時功率、提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種重要裝置。利用儲能系統(tǒng)能夠有 效地平抑間歇性能源功率波動，減小波動對電網(wǎng)的影響，增強(qiáng)間歇性能源發(fā)電功率的穩(wěn)定 性。
[0003] 微電網(wǎng)主要有并網(wǎng)運(yùn)行、孤網(wǎng)運(yùn)行等模式，在并網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)可由上級配網(wǎng)對 其進(jìn)行支持。為了體現(xiàn)微電網(wǎng)對上級配網(wǎng)的支撐作用，要求微電網(wǎng)在失去外部供電后，其自 身具有對本地負(fù)荷持續(xù)供電能力[1]。目前，儲能系統(tǒng)的研究主要集中在控制策略和容量優(yōu) 化配置上，常見的優(yōu)化模型有：W裝置成本最低為目的的基于機(jī)會約束規(guī)劃的混合儲能容 量配置方法[2]、W平抑風(fēng)電場功率波動目標(biāo)的基于短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法容量配置的優(yōu)化設(shè) 計(jì)[3]、W及基于最小成本、最佳功率匹配、最平滑輸出功率的多目標(biāo)儲能優(yōu)化配置模型
[4] ，但較少設(shè)及儲能裕度。
[0004] [ 1 ]王成山，高菲，李鵬，等.低壓微電網(wǎng)控制策略研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2012,25:2-9.
[0005] [2]謝石黯，楊莉，李麗娜.基于機(jī)會約束規(guī)劃的混合儲能優(yōu)化配置方法[J].電網(wǎng) 技術(shù)，2012,05:79-84;
[0006] [3]張坤，毛承雄，謝俊文，等.風(fēng)電場復(fù)合儲能系統(tǒng)容量配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國 電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012,25:79-87+13.
[0007] [4]譚興國，王輝，張黎，等.微電網(wǎng)復(fù)合儲能多目標(biāo)優(yōu)化配置方法及評價指標(biāo)[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2014,08:7-14.

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種獨(dú)立微電網(wǎng)儲能裕度檢測方法，通過對含 儲能設(shè)備的微電網(wǎng)的儲能裕度進(jìn)行量化，能夠充分地提高含儲能設(shè)備的微電網(wǎng)運(yùn)行效率。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] -種獨(dú)立微電網(wǎng)儲能裕度檢測方法，包括W下步驟：
[0011] 步驟1:確定可靠性評價指標(biāo)
[0012] 微電網(wǎng)孤島運(yùn)行，在電力不足而削減負(fù)荷的情況下，其可靠性采用孤島電力不足 期望值指標(biāo)進(jìn)行描述，即EO.V-S7 = X^xf;),式中，EDNSI為孤島電力不足期望值，Cl為微電 :/-=1. 網(wǎng)在孤島運(yùn)行時，第i個場景下的負(fù)荷削減量，Pi為第i個場景的概率，np代表總的場景數(shù);在 電力過剩而棄風(fēng)棄光的情況下，其可靠性采用孤島電力過剩而生成的棄風(fēng)棄光量進(jìn)行描 述，即my = f：WxD,)，式中，EPEI為孤島電力過剩期望值，i代表由抽樣產(chǎn)生的場景，Di為 i=J 微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時，第i個場景下的棄風(fēng)棄光量，np代表總的場景數(shù);若是第i個場景下的 發(fā)電量恰好能滿足負(fù)荷，則認(rèn)為第i個場景的負(fù)荷削減量Ci和棄風(fēng)棄光量化均為O;
[0013] 步驟2:建立考慮隨機(jī)特性的風(fēng)、光或負(fù)荷模型
[0014] 各個時刻的風(fēng)、光或負(fù)荷由預(yù)測功率和由預(yù)測所帶來的誤差的補(bǔ)償兩部分組成， 即v = d+p，式中，V為考慮預(yù)測誤差的風(fēng)、光或負(fù)荷的出力，d為風(fēng)、光或負(fù)荷出力的日前預(yù)測 值，P為日前功率預(yù)測值d的預(yù)測誤差補(bǔ)償部分，通過P的變化描述日前預(yù)測所帶來的誤差； 采用正態(tài)分布N(y，〇 2)對風(fēng)、光或負(fù)荷出力的隨機(jī)特性進(jìn)行描述，即描述產(chǎn)生滿足正態(tài)分布 N(y，〇2)的隨機(jī)數(shù)為風(fēng)、光或負(fù)荷的各個時刻的出力V，其中，y為日前預(yù)測值，O為由于預(yù)測 誤差所帶來的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0015] 步驟3:輸入風(fēng)、光或負(fù)荷日前預(yù)測值及對應(yīng)的日前預(yù)測誤差
[0016] 步驟4:生成場景
[0017] 基于拉下超立方采樣的蒙特卡洛模擬法，分別產(chǎn)生化個風(fēng)、光出力或負(fù)荷隨機(jī)場 景，各場景初始概率均為1/化，其中化為需要生成的場景總數(shù);各個風(fēng)、光或負(fù)荷的場景具體 生成方法為:分別針對各個時刻，對步驟2中正態(tài)分布進(jìn)行反函數(shù)變換，生成的符合分布的 隨機(jī)變量即為該場景該時刻的風(fēng)、光或負(fù)荷的實(shí)際出力；
[0018] 步驟5:評估儲能設(shè)備接入前系統(tǒng)的可靠性
[0019] 針對所述步驟4中產(chǎn)生的各個隨機(jī)場景，利用步驟1中所述的可靠性評價指標(biāo)，即 分別利用孤島電力不足期望值指標(biāo)和孤島電力過剩指標(biāo)對該場景進(jìn)行評價，然后將負(fù)荷削 減量與棄風(fēng)棄光量相加作為該場景的可靠性評價結(jié)果，計(jì)算出儲能設(shè)備接入前系統(tǒng)的可靠 性評價結(jié)果Ro，記錄初始負(fù)荷水平Lo;
[0020] 步驟6:投入儲能設(shè)備，輸入儲能設(shè)備荷電狀態(tài)約束和功率約束 [0021 ]步驟7:投入儲能設(shè)備后，再次生成場景
[0022] 投入儲能設(shè)備后，再次基于拉下超立方采樣的蒙特卡洛模擬法，分別產(chǎn)生化個風(fēng)、 光出力或負(fù)荷隨機(jī)場景，各場景初始概率均為1/化，其中化為需要生成的場景總數(shù);各個風(fēng)、 光或負(fù)荷的場景具體生成方法為：分別針對各個時刻，對步驟2中正態(tài)分布進(jìn)行反函數(shù)變 換，生成的符合分布的隨機(jī)變量即為該場景該時刻的風(fēng)、光或負(fù)荷的實(shí)際出力；
[0023] 步驟8:評估儲能設(shè)備接入后系統(tǒng)的可靠性
[0024] 對投入儲能設(shè)備后產(chǎn)生的各個隨機(jī)場景，利用步驟1中所述的可靠性評價指標(biāo)，即 分別利用孤島電力不足期望值指標(biāo)和孤島電力過剩指標(biāo)對該場景進(jìn)行評價，然后將負(fù)荷削 減量與棄風(fēng)棄光量相加作為該場景的可靠性評價結(jié)果，計(jì)算出儲能設(shè)備接入后系統(tǒng)的可靠 性評價結(jié)果Ri，記錄當(dāng)前負(fù)荷水平b;
[0025] 步驟9:將投入儲能裝置前后的微電網(wǎng)系統(tǒng)孤網(wǎng)運(yùn)行的可靠性評價結(jié)果作差，即 Ri-Ro
[0026] 步驟10:對差值I Ri-Ro I進(jìn)行判別
[0027] 若滿足I Ri-Ro I <e，則根據(jù)步驟5記錄的微電網(wǎng)初始負(fù)荷水平Lo和步驟8記錄的微電 網(wǎng)當(dāng)前負(fù)荷水平Li,利用公式ILi-Lo l/Lo計(jì)算微電網(wǎng)的儲能裕度;若不滿足I Ri-RoKe,利用 弦割法求解新的負(fù)荷水平并調(diào)整投入儲能設(shè)備后微電網(wǎng)的負(fù)荷水平b，再對I Ri-Ro I進(jìn)行判 另Ij，直到IR廣Ro I <e，計(jì)算出微電網(wǎng)的儲能裕度I U-Lo I /Lo。
[0028] 進(jìn)一步的，還包括對儲能設(shè)備進(jìn)行充放電優(yōu)化;建立儲能設(shè)備充放電優(yōu)化模型，即 目標(biāo)函數(shù)
，式中，f為負(fù)荷削減和棄風(fēng)棄光，Cl為微 電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時，第i個場景下的負(fù)荷削減量，Di為微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時，第i個場景下的 棄風(fēng)棄光量，pli,t、pPVi,t、P'^,t、pSDi,t分別為第i個場景在第t時刻的負(fù)荷、光伏出力、風(fēng)機(jī)出 力和儲能設(shè)備出力。
[0029] 進(jìn)一步的，還包括對儲能設(shè)備進(jìn)行充放電優(yōu)化;建立儲能設(shè)備充放電優(yōu)化二次規(guī) 劃模型：，式中，f為負(fù)荷削減和棄風(fēng)棄光，。為微電網(wǎng)在孤島 戶丄
運(yùn)行時，第i個場景下的負(fù)荷削減量，Di為微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時，第i個場景下的棄風(fēng)棄光 量，pli,t、PPVi,t、pwti,t、pSDi,t分別為第i個場景在第t時刻的負(fù)荷、光伏出力、風(fēng)機(jī)出力和儲能 設(shè)備出力。
[0030] 進(jìn)一步的，所述儲能設(shè)備的約束條件為：一、荷電狀態(tài)約束，即S0Cm