本發(fā)明涉及儲能領(lǐng)域，特別是與電網(wǎng)儲能相關(guān)的領(lǐng)域，具體是一種基于高坡機(jī)車的高坡儲能裝置及儲能方法。

背景技術(shù)：

為了解決化石類資源的短缺以及燃煤等帶來的環(huán)境污染問題，大力發(fā)展清潔環(huán)保的風(fēng)電等可再生能源是我國乃至世界其他國家的必然選擇。為實(shí)現(xiàn)低碳、環(huán)保、綠色以及可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略，我國近幾年大力發(fā)展新能源，針對新能源出臺了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和政策，新能源得到了長足發(fā)展。

不同于常規(guī)電源，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源出力的隨機(jī)波動(dòng)性，使得新能源大規(guī)模接入對電網(wǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生了較大影響。目前，由于電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻等能力不足，缺少靈活調(diào)節(jié)功率平衡的能力，造成棄風(fēng)、棄光問題嚴(yán)重，局部地區(qū)棄風(fēng)、棄光比例超過30％。造成接納困難的因素很多，其中一個(gè)主要問題是電網(wǎng)的調(diào)頻能力不足。此外，我國電網(wǎng)規(guī)模不斷增大，電網(wǎng)負(fù)荷“峰谷差”幅值逐年增長，某些地區(qū)由于高峰供電缺額的存在，被迫采取強(qiáng)制性拉閘限電的措施。這不僅阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且可能會(huì)引發(fā)社會(huì)問題。

而儲能技術(shù)可以有效地解決如上問題，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“削峰填谷”，解決風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性新能源消納問題的有效手段，未來將是支撐智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。

利用儲能系統(tǒng)可以有效平衡間歇性新能源的非可控功率波動(dòng)，有效降低功率的不平衡。儲能技術(shù)的應(yīng)用是在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)電-輸電-配電-用電的生產(chǎn)模式上增加-存儲環(huán)節(jié)，使得原來幾乎完全“剛性”的系統(tǒng)變得“柔性”起來，電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性也會(huì)因此得到大幅提高。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益擴(kuò)大，儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的重要性被再次確認(rèn)。

抽水蓄能電站具有很好的調(diào)頻能力，但制約于水資源，大規(guī)模化學(xué)儲能等由于成本高、使用壽命短等問題，沒有得到很好的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于高坡機(jī)車的儲能技術(shù)，充分發(fā)揮高坡機(jī)車儲能技術(shù)受地理資源限制較少的特點(diǎn)，解決電網(wǎng)儲能不足的問題，可以有效解決電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰困難、峰谷差大問題；同時(shí)對高坡機(jī)車儲能進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于高坡機(jī)車的高坡儲能裝置，包括機(jī)車、高坡軌道和控制器；

所述機(jī)車在所述高坡軌道上運(yùn)行，所述機(jī)車的通訊信號端與控制器的輸出信號端相連，所述機(jī)車的動(dòng)力電源端與電網(wǎng)線路相連，所述控制器的輸入信號端與電網(wǎng)的調(diào)度通信的輸出信號端相連。

利用所述的基于高坡機(jī)車的儲能裝置的儲能方法，其中控制器的控制單元由下列步驟實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制：

步驟1、計(jì)算高坡儲能裝置運(yùn)行的年度總成本C_sum，公式如下：

C_sum＝C_t+C_r

其中，C_t、C_r分別為機(jī)車運(yùn)行、高坡軌道的年度總成本，皆為預(yù)設(shè)值；

步驟2、計(jì)算高坡儲能裝置的年度收益：

步驟21、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)峰的年度總收益p_p，公式如下：

其中，p_pi為高坡儲能裝置調(diào)峰的單次收益，n為年度調(diào)峰總次數(shù)；

步驟22、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)谷的年度總收益p_v，公式如下：

其中，p_vi為高坡儲能裝置調(diào)谷的單次收益，n為年度調(diào)谷總次數(shù)；

步驟23、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)頻的年度總收益p_f，公式如下：

其中，p_fi為高坡儲能裝置調(diào)頻的單次收益，m為年度調(diào)頻總次數(shù)；

步驟3、構(gòu)建優(yōu)化模型函數(shù)F：

F＝Max(γ₁p_w+γ₂p_v+γ₃p_f-βC_sum)

其中，γ₁、γ₂、γ₃、β分別為p_w、p_v、p_f、C_sum的懲罰系數(shù)，0＜γ₁＜＜1，0＜γ₂＜＜1、0＜γ₃＜＜1，0＜β＜＜1，控制器接受到電網(wǎng)的通訊指令后，根據(jù)上述模型效益的最優(yōu)化，決定參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)谷、調(diào)頻程度；

步驟4、控制器根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)谷、調(diào)頻程度，控制機(jī)車的輸出功率或吸收功率P_T，

P_T＝p_w，當(dāng)參與調(diào)峰時(shí)；

P_T＝p_v，當(dāng)參與調(diào)谷時(shí)；

P_T＝p_f，當(dāng)參與調(diào)頻時(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)如下：

1.受地理資源限制較少，適應(yīng)性強(qiáng)，推廣范圍大；

2.有效解決電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰困難、峰谷差大問題，解決電網(wǎng)儲能不足的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于高坡機(jī)車的高坡儲能裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明基于高坡機(jī)車的高坡儲能方法的簡化流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于高坡機(jī)車的高坡儲能裝置的示意圖，如圖所示，包括機(jī)車1、高坡軌道2和控制器3；

所述機(jī)車1在所述高坡軌道2上運(yùn)行，所述機(jī)車1的通訊信號端與控制器3的輸出信號端相連，所述機(jī)車1的動(dòng)力電源端與電網(wǎng)4線路相連，所述控制器3的輸入信號端與電網(wǎng)的調(diào)度通信的輸出信號端相連。

所述控制器3的控制單元由下列步驟實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制：

步驟1、計(jì)算高坡儲能裝置運(yùn)行的年度總成本C_sum，公式如下：

C_sum＝C_t+C_r

其中，C_t、C_r分別為機(jī)車運(yùn)行、高坡軌道的年度總成本，皆為預(yù)設(shè)值；

步驟2、計(jì)算高坡儲能裝置的年度收益：

步驟21、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)峰的年度總收益p_p，公式如下：

其中，p_pi為高坡儲能裝置調(diào)峰的單次收益，n為年度調(diào)峰總次數(shù)；

步驟22、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)谷的年度總收益p_v，公式如下：

其中，p_vi為高坡儲能裝置調(diào)谷的單次收益，n為年度調(diào)谷總次數(shù)；

步驟23、計(jì)算高坡儲能裝置調(diào)頻的年度總收益p_f，公式如下：

其中，p_fi為高坡儲能裝置調(diào)頻的單次收益，m為年度調(diào)頻總次數(shù)；

步驟3、構(gòu)建優(yōu)化模型函數(shù)F：

F＝Max(γ₁p_w+γ₂p_v+γ₃p_f-βC_sum)

其中，γ₁、γ₂、γ₃、β分別為p_w、p_v、p_f、C_sum的懲罰系數(shù)，0＜γ₁＜＜1，0＜γ₂＜＜1、0＜γ₃＜＜1，0＜β＜＜1，控制器3接受到電網(wǎng)的通訊指令后，根據(jù)上述模型效益的最優(yōu)化，決定參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)谷、調(diào)頻程度；

步驟4、控制器根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)谷、調(diào)頻程度，控制機(jī)車的輸出功率或吸收功率P_T，

P_T＝p_w，當(dāng)參與調(diào)峰時(shí)；

P_T＝p_v，當(dāng)參與調(diào)谷時(shí)；

P_T＝p_f，當(dāng)參與調(diào)頻時(shí)。

圖2顯示了根據(jù)優(yōu)化模型，計(jì)算輸出機(jī)車功率控制量：機(jī)車輸出或吸收功率P_T。

經(jīng)試驗(yàn)表明，本發(fā)明針對電網(wǎng)峰谷差大、調(diào)頻困難等問題，通過機(jī)車儲能技術(shù)，參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻。在上坡軌道配置機(jī)車儲能且與電網(wǎng)線路相連，當(dāng)用電低谷或電價(jià)便宜的時(shí)候，通過電能將機(jī)車推至山上；當(dāng)用電高峰或供電不足時(shí)，釋放機(jī)車下山，產(chǎn)生的電能反饋電網(wǎng)；當(dāng)電網(wǎng)調(diào)頻困難時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)指令，對機(jī)車進(jìn)行上下坡控制，參與電網(wǎng)調(diào)頻。充分發(fā)揮軌道機(jī)車的儲能功能，參與電網(wǎng)調(diào)峰，并對參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了優(yōu)化，有效地解決了電網(wǎng)峰谷差大、調(diào)頻困難等問題。