技术领域
[0001] 本
发明涉及电网峰谷差调整技术领域，特别是涉及一种基于电池储能装置与电储热装置减少电网峰谷差的方法。
背景技术
[0002] 为保证电网供电
质量，须采取相应的措施，减少电网的峰谷差。现有减少电网峰谷差的方法主要有：(1)通过分时电价，用峰谷差别电价引导消费，来减少电网峰谷差。这种方法的缺点是无法有效促进新
能源消纳，造成极大的能源浪费。(2)通过储能技术，如电池储能技术、电储热技术以及
冰(
水)蓄冷技术的应用来减少电网峰谷差。这种方法的缺点是现有的使用储能技术减少电网峰谷差的方法中，通常只采用单一储能方式，储能不够灵活运行成本较高。
发明内容
[0003] 针对
现有技术存在的问题，本发明提供一种基于电池储能装置与电储热装置减少电网峰谷差的方法，能够对电网峰谷差进行有效调整，尽可能多地消纳新能源且灵活、经济。
[0004] 本发明的技术方案为：
[0005] 一种基于电池储能装置与电储热装置减少电网峰谷差的方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0006] 步骤1：采集数据：采集电网次日预测数据，所述电网次日预测数据包括电网所在地的次日平均
温度T、次日平均温度基准值T1、次日空气
相对湿度H、次日空气相对湿度基准值H1、次日
大气压强P、次日大气压强基准值P1，还包括电池储能装置的温度Tc、电池储能装置的温度基准值Tc1、电池储能装置的
电压Uc、电池储能装置的电压基准值Uc1、电池储能装置的充放电转化效率ηc及电储热装置的温度Tce、电储热装置的温度基准值Tce1、电储热装置的电压Uce、电储热装置的电压基准值Uce1、电储热装置的制放热转化效率ηce，还包括
风力发
电机组装机容量Qf、火力
发电机组装机容量Qh、电池储能装置总容量Sec、电池储能装置剩余容量Sec_s、电储热装置总容量Src、电储热装置剩余容量Src_s；将次日划分为n个时段，采集所预测的次日各时段的电网平均负荷数据为{S1,S2,...,Si,...,Sn}、各时段的
风力发电机组发电功率数据为{Qf1,Qf2,...,Qfi,...,Qfn}、各时段的电制热负荷预测值数据为{Qr_1,Qr_2,...,Qr_i,...,Qr_n}；
[0007] 其中，Si为第i个时段的平均负荷，Qfi为第i个时段的风力发电机组发电功率，Qr_i为第i个时段的电制热负荷预测值；
[0008] 步骤2：计算电池储能装置与电储热装置的调峰系数：
[0009] 步骤2.1：计算电池储能装置的调峰系数A1为
[0010]
[0011] 其中，kr为电网次日外部运行环境对电池储能装置的影响系数，kc为电网次日电池储能装置内部的影响系数；
[0012]
[0013]
[0014] T*、H*、P*分别为次日预测平均温度、次日预测空气相对湿度、次日预测大气压强的标幺值，
[0015] T*＝T/T1；H*＝H/H1；P*＝P/P1； (4)
[0016] Tc*、Uc*分别为电池储能装置的温度、电池储能装置的电压的标幺值，
[0017] Tc*＝Tc/Tc1；Uc*＝Uc/Uc1 (5)
[0018] 步骤2.2：计算电储热装置的调峰系数A2为
[0019]
[0020] 其中，kre为电网运行次日外部环境对电储热装置的影响系数，kce为电网运行次日电储热装置内部的影响系数；
[0021]
[0022]
[0023] Tce*、Uce*分别为电储热装置的温度、电储热装置的电压的标幺值，
[0024] Tce*＝Tce/Tce1；Uce*＝Uce/Uce1 (9)
[0025] 步骤3：判断电池储能装置的充放电状态、电储热装置的制放热状态：
[0026] 计算预测的次日各时段的发电机组总出力与该时段的电网平均负荷的差值为[0027] Sdi＝Qfi+Qh-Si (10)
[0028] 当Sdi<0时，需要进行
削峰，进入步骤4：此时，若Sec-Sec_s＞0则电池储能装置可以放电参与削峰，否则电池储能装置不放电；若Src-Src_s＞0则电储热装置可以放热参与削峰，否则电储热装置不放热；
[0029] 当Sdi>0时，需要进行填谷，进入步骤5：此时，若Sec_s＞0则电池储能装置可以充电参与填谷，否则电池储能装置不充电；若Src_s＞0则电储热装置可以制热参与填谷，否则电储热装置不制热；
[0030] 步骤4：计算次日需削峰的负荷功率总量，协调规划电池储能装置的放电与电储热装置的放热：
[0031] 步骤4.1：计算次日需削峰的负荷功率总量为
[0032]
[0033] 其中，ε(x)为单位阶跃函数，x＝Si-Qfi-Qh；
[0034] 计算削峰时段的电制热负荷功率总量为
[0035]
[0036] 步骤4.2：协调规划电池储能装置的放电与电储热装置的放热：
[0037] 当电池储能装置与电储热装置均能为削峰提供足够的功率时：
[0038] 若 则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0039]
[0040] 若 则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0041]
[0042] 当电池储能装置与电储热装置不均能为削峰提供足够的功率时：
[0043] 若Sec-Sec_s≥Qcd且Src-Src_s＜Qcr，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0044]
[0045] 若Sec-Sec_s＜Qcd且Src-Src_s≥Qcr，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0046]
[0047] 若Sec-Sec_s＜Qcd且Src-Src_s＜Qcr，或Src-Src_s＜Qcr且Sec-Sec_s＜Qcd*，或Sec-Sec_s＜Qcd*且Src-Src_s＜Qcr，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为[0048]
[0049] 步骤5：计算次日需填谷的负荷功率总量，协调规划电池储能装置的充电与电储热装置的制热：
[0050] 步骤5.1：计算次日需填谷的负荷功率总量为
[0051]
[0052] 其中，ε(t)为单位阶跃函数，t＝Qfi+Qh-Si；
[0053] 步骤5.2：协调规划电池储能装置的充电与电储热装置的制热：
[0054] 当电池储能装置与电储热装置均能为填谷提供足够的容量时：规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0055]
[0056] 当电池储能装置与电储热装置不均能为填谷提供足够的容量时：
[0057] 若Sec_s≥Qc_d且Src_s＜Qc_r，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0058]
[0059] 若Sec_s＜Qc_d且Src_s≥Qc_r，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0060]
[0061] 若Sec_s＜Qc_d且Src_s＜Qc_r，或Src_s＜Qc_r且Sec_s＜Qc_d*，或Sec_s＜Qc_d且Src_s＜Qc_r*，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0062]
[0063] 本发明的有益效果为：
[0064] 本发明利用电池储能技术将用电负荷低谷时的多余
电能储存起来，在电网用电负荷高峰时将存储的电能以合理的方式释放出来，能够削峰填谷以减少电网峰谷差；利用电储热装置打破
热电联产机组以热定电的刚性约束，能够有效保证电网与供热的有功平衡；基于电网中电池储能装置与电储热装置的协调运行，能够对电网峰谷差进行有效调整，尽可能多地消纳新能源，减少了运行成本，且储能方式灵活，保障了电网供电的可靠性，保证了电能质量。
附图说明
[0065] 图1为本发明的基于电池储能装置与电储热装置减少电网峰谷差的方法的
流程图。
具体实施方式
[0066] 下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
[0067] 本
实施例中，利用本发明的方法对某拥有电池储能调峰设备与电储热调峰设备的地区进行调峰。
[0068] 如图1所示，本发明的基于电池储能装置与电储热装置减少电网峰谷差的方法，包括下述步骤：
[0069] 步骤1：采集数据：采集电网次日预测数据，所述电网次日预测数据包括电网所在地的次日平均温度T＝25℃、次日平均温度基准值T1＝22℃、次日空气相对湿度H＝0.6、次日空气相对湿度基准值H1＝0.5、次日大气压强P＝96.0KPa、次日大气压强基准值P1＝100.0KPa，还包括电池储能装置的温度Tc＝28.5℃、电池储能装置的温度基准值Tc1＝25℃、电池储能装置的电压Uc＝385V、电池储能装置的电压基准值Uc1＝380V、电池储能装置的充放电转化效率ηc＝0.95及电储热装置的温度Tce＝38℃、电储热装置的温度基准值Tce1＝35℃、电储热装置的电压Uce＝383V、电储热装置的电压基准值Uce1＝380V、电储热装置的制放热转化效率ηce＝0.86，还包括风力发电机组装机容量Qf＝30MW、火力发电机组装机容量Qh＝60MW、电池储能装置总容量Sec＝180MW、电池储能装置剩余容量Sec_s＝120MW、电储热装置总容量Src＝200MW、电储热装置剩余容量Src_s＝80MW；将次日划分为n＝24个时段，采集所预测的次日各时段的电网平均负荷数据{S1,S2,...,Si,...,S24}如表1所示、各时段的风力发电机组发电功率数据{Qf1,Qf2,...,Qfi,...,Qf24}如表2所示、各时段的电制热负荷预测值数据为{Qr_1,Qr_2,...,Qr_i,...,Qr_24}如表3所示；其中，Si为第i个时段的平均负荷，Qfi为第i个时段的风力发电机组发电功率，Qr_i为第i个时段的电制热负荷预测值。
[0070] 表1
[0071]
[0072] 表2
[0073]
[0074] 表3
[0075]
[0076] 步骤2：计算电池储能装置与电储热装置的调峰系数：
[0077] 步骤2.1：计算电池储能装置的调峰系数A1为
[0078]
[0079] 其中，kr为电网次日外部运行环境对电池储能装置的影响系数，kc为电网次日电池储能装置内部的影响系数；
[0080]
[0081]
[0082] T*、H*、P*分别为次日预测平均温度、次日预测空气相对湿度、次日预测大气压强的标幺值，
[0083] T*＝T/T1；H*＝H/H1；P*＝P/P1； (4)
[0084] Tc*、Uc*分别为电池储能装置的温度、电池储能装置的电压的标幺值，
[0085] Tc*＝Tc/Tc1；Uc*＝Uc/Uc1 (5)
[0086] 本实施例中，
[0087] T*＝T/T1＝25/22＝1.136；
[0088] S*＝S/S1＝0.6/0.5＝1.2；
[0089] P*＝P/P1＝96/100＝0.96；
[0090]
[0091] Tc*＝Tc/Tc1＝28.5/25＝1.14；
[0092] Uc*＝Uc/Uc1＝385/380＝1.013
[0093]
[0094]
[0095] 步骤2.2：计算电储热装置的调峰系数A2为
[0096]
[0097] 其中，kre为电网运行次日外部环境对电储热装置的影响系数，kce为电网运行次日电储热装置内部的影响系数；
[0098]
[0099]
[0100] Tce*、Uce*分别为电储热装置的温度、电储热装置的电压的标幺值，
[0101] Tce*＝Tce/Tce1；Uce*＝Uce/Uce1 (9)
[0102] 本实施例中，
[0103]
[0104]
[0105] Tce*＝Tce/Tce1＝38/35＝1.086；
[0106] Uce*＝Uce/Uce1＝383/380＝1.008
[0107]
[0108]
[0109] 步骤3：判断电池储能装置的充放电状态、电储热装置的制放热状态：
[0110] 计算预测的次日各时段的发电机组总出力与该时段的电网平均负荷的差值为[0111] Sdi＝Qfi+Qh-Si (10)
[0112] 当Sdi<0时，需要进行削峰，进入步骤4：此时，若Sec-Sec_s＞0则电池储能装置可以放电参与削峰，否则电池储能装置不放电；若Src-Src_s＞0则电储热装置可以放热参与削峰，否则电储热装置不放热；
[0113] 当Sdi>0时，需要进行填谷，进入步骤5：此时，若Sec_s＞0则电池储能装置可以充电参与填谷，否则电池储能装置不充电；若Src_s＞0则电储热装置可以制热参与填谷，否则电储热装置不制热。
[0114] 本实施例中，计算得到预测的次日各时段的发电机组总出力与该时段的电网平均负荷的差值如表4所示。
[0115] 表4
[0116]
[0117] 由表4可以看出，在第1个时段到第9个时段、第23个时段到第24个时段，Sdi>0，需要进行填谷；在第10个时段至第22个时段，Sdi<0，需要进行削峰。
[0118] 步骤4：计算次日需削峰的负荷功率总量，协调规划电池储能装置的放电与电储热装置的放热，保证削峰所需求功率：
[0119] 步骤4.1：计算次日需削峰的负荷功率总量为
[0120]
[0121] 其中，ε(x)为单位阶跃函数，x＝Si-Qfi-Qh；
[0122] 计算削峰时段的电制热负荷功率总量为
[0123]
[0124] 步骤4.2：协调规划电池储能装置的放电与电储热装置的放热：
[0125] 当电池储能装置与电储热装置均能为削峰提供足够的功率时：
[0126] 若 则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0127]
[0128] 若 则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0129]
[0130] 当电池储能装置与电储热装置不均能为削峰提供足够的功率时：
[0131] 若Sec-Sec_s≥Qcd且Src-Src_s＜Qcr，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0132]
[0133] 若Sec-Sec_s＜Qcd且Src-Src_s≥Qcr，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0134]
[0135] 若Sec-Sec_s＜Qcd且Src-Src_s＜Qcr，或Src-Src_s＜Qcr且Sec-Sec_s＜Qcd*，或Sec-Sec_s＜Qcd且Src-Src_s＜Qcr*，则规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为[0136]
[0137] 本实施例中，计算得到次日需削峰的负荷功率总量为Sxz＝146.53MW，削峰时段的电制热负荷功率总量为Qdre＝179.75MW； 当电池储能装置与电储热装置均能为削峰提供足够的功率时，规划次日削峰时电池储能装置、电储热装置需提供的功率分别为
[0138]
[0139] 但此时，储电功率总量为Sec-Sec_s＝60MW＜Qcd且储热功率总量Src-Src_s＝120MW≥Qcr，所以电池储能装置不能提供足够功率而电储热装置能提供足够的功率，所以选择公式(16)进行计算，得到次日削峰时规划的电池储能装置与电储热装置的出力分别为
[0140]
[0141] 步骤5：计算次日需填谷的负荷功率总量，协调规划电池储能装置的充电与电储热装置的制热：
[0142] 步骤5.1：计算次日需填谷的负荷功率总量为
[0143]
[0144] 其中，ε(t)为单位阶跃函数，t＝Qfi+Qh-Si；
[0145] 步骤5.2：协调规划电池储能装置的充电与电储热装置的制热：
[0146] 当电池储能装置与电储热装置均能为填谷提供足够的容量时：规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0147]
[0148] 当电池储能装置与电储热装置不均能为填谷提供足够的容量时：
[0149] 若Sec_s≥Qc_d且Src_s＜Qc_r，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0150]
[0151] 若Sec_s＜Qc_d且Src_s≥Qc_r，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0152]
[0153] 若Sec_s＜Qc_d且Src_s＜Qc_r，或Src_s＜Qc_r且Sec_s＜Qc_d*，或Sec_s＜Qc_d且Src_s＜Qc_r*，则规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0154]
[0155] 本实施例中，计算得到次日需填谷的负荷功率总量为Stz＝＝208.27MW；当电池储能装置与电储热装置均能为填谷提供足够的容量时，规划次日填谷时电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为Qc_d＝91.22MW，Qc_r＝96.53MW
[0156] 但此时，电池储能装置的剩余容量Sec_s＝120MW≥Qc_d且电储热装置的剩余容量Src_s＝80MW＜Qc_r，所以电池储能装置能提供足够容量而电储热装置不能提供足够的容量，所以选择公式(20)进行计算，得到次日填谷时规划的电池储能装置与电储热装置需提供的容量分别为
[0157]
[0158] 显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本
申请的精神和原理之内所作的所有
修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
