[发明专利]用于风电“部分削峰填谷”的电池储能系统控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池储能系统在风力发电领域中实现风电“部分削峰填谷”的控制方法。

背景技术

风电输出功率具有间歇波动性，规模化风电并网将给电网带来不利影响。针对这一问题，已出台的风电场功率预测预报管理暂行办法规定所有已并网运行的风电场应建立起风电预测预报体系和发电计划申报工作机制，按照要求报送风电功率预测预报结果，所有风电场企业按照电网调度机构下达的发电曲线运行。当风电实际输出功率与风电功率预测值偏差较大时，需要较多的电网旋转备用容量，给电网调峰、调频带来较大压力。

现有技术中的削峰填谷是针对电力系统的负荷侧提出的，负荷高峰通常出现在昼间，负荷低谷通常出现在夜间，电力系统中的削峰填谷是通过调整负荷曲线，将负荷高峰期的一部分负荷转移到负荷低谷期，降低负荷的峰谷差。

随着风电的规模化发展，越来越重视采用储能与风电结合降低风电的间歇波动性给电网带来的不利影响。目前较多的是单纯从风电场输出考虑，利用储能平滑风电场的输出，没有结合风电的功率预测技术，也没有考虑以一定时间间隔来看，风电实际输出相对于预测趋势呈现出的“峰谷”特征，在风电实际输出相对于预测水平的“峰谷”区，风电实际输出与预测功率水平的偏差较大，给系统调峰、调频带来较大压力。

中国专利CN102214932A一种风光储输综合发电站有功功率分配方法，该方法基于动态优化目标及其约束条件构建的目标优化分配模型，根据风光储输综合发电站设定功率，考虑风光储资源特性，通过对风电场、光伏电站、储能电池进行动态的、统一协调的有功功率分配，优化风光储输综合发电站的运行，保证其输出功率平滑减少输出功率的波动、提高系统输出功率的稳定性，体现风光储输综合发电站的“削峰填谷”作用。其缺点在于在该专利中体现的“削峰填谷”作用是仅在考虑风能、太阳能的互补性基础上引入储能，从平滑综合发电站输出的角度，对风电、光伏和储能出力进行功率分配。没有结合风电的功率预测技术，也没有考虑以一定时间间隔来看，风电实际输出相对于预测趋势呈现出的“峰谷”特征。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的风电与储能联合应用大多针对风电功率波动进行平滑处理，没有结合风电功率预测技术的缺点，以及没有考虑以一定时间间隔来看，风电实际输出相对于预测趋势呈现出“峰谷”特征的不足，提出一种用于风电“部分削峰填谷”的电池储能系统控制方法。

本发明基于电池储能系统，结合风电功率超短期预测方法，通过对风电输出进行“部分削峰填谷”，使风储合成出力功率保持在以4个小时风电功率超短期预测数据加权平均值为中心的一定带宽范围内，减小风电实际输出功率与预测功率水平的偏差，减小风电并网带给电力系统调峰、调频的压力。

本发明采用以下技术方案：

本发明通过“部分削峰填谷”控制系统实现。所述的“部分削峰填谷”控制系统由数据采集模块、风电功率预测系统、数据存储与管理模块、“部分削峰填谷”控制模块、电池储能系统模块构成。本发明中的“部分削峰填谷”控制思路借鉴了电力系统中削峰填谷的概念，不同之处在于电力系统的削峰填谷是针对电力系统负荷的负荷高峰期和负荷低谷期，通过调整负荷曲线，将负荷高峰期的一部分负荷转移到负荷低谷期，降低负荷曲线的峰谷差，而本发明的“部分削峰填谷”是在结合风电功率超短期预测的基础上，针对风电实际输出相对于风电功率预测趋势呈现出的“峰谷”特征提出的，目的在于通过采用电池储能系统，减小风电实际输出相对于风电超短期预测功率水平的偏差。并且鉴于电池储能系统能力有限，如果风电实际输出相对于风电超短期预测功率水平的偏差过大时，不予控制，所以是对风电的“部分削峰填谷”控制。

本发明结合风电功率超短期预测方法，将在第k个采样点采集的风电实时输出功率数据P_WG(k)与同时段内的风电功率超短期预测数据的加权平均值P_ref相比较，判断P_WG(k)处于削峰启动区还是填谷启动区，如果P_WG(k)在削峰启动区，启动削峰控制，控制电池储能系统充电，使风储合成出力达到削峰启动区下限值；如果P_WG(k)在填谷启动区，启动填谷控制，控制电池储能系统放电，使风储合成出力达到填谷启动区的下限值，如果P_WG(k)不在削峰启动区和填谷启动区，电池储能系统不工作。

本发明控制方法的具体步骤如下：