[发明专利]一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法

说明书

本发明提出了一种基于数字滤波方法的储能出力控制方法，可以取得平抑风电场分钟级出力。在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令。一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，主要步骤为：S1、采用指数加权移动平均滤波；S2、设定系统采样频率；S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；S4、计算求解测量值的权重系数S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统控制储能出力变化。

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法。

背景技术

随着风电比例的快速增长，电网对风电场的可调控能力提出了越来越高的要求。储能系统可以在不同时间尺度对风电场的运行能力进行支持，借助储能系统满足风电场的并网要求，促进风能的有效利用已成为建设电网友好型风电场的手段之一。

国内外标准对风电场的功率控制要求包括稳态的调控要求，如爬坡速率、预测误差，也包括暂态的要求，如故障穿越、频率响应方面的要求。目前，关于储能在风电场中的应用研究主要集中于稳态应用，主要利用储能系统实现风电场的有功功率控制。电网通常以分钟级时间窗口对风电功率波动进行考察，如对风电场1min或10min爬坡率(波动率)的限制。

发明内容

本方法提出了一种基于数字滤波方法的储能出力控制方法，可以取得平抑风电场分钟级出力。在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令。一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，主要步骤为：

S1、采用指数加权移动平均滤波；

S2、设定系统采样频率；

S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；

S4、计算求解测量值的权重系数；

S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统，控制储能出力变化；

其中，在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令；

此处对风电场的出力采用指数加权移动平均滤波(EWMA)得到风储联合运行出力，如式(1)-(3)所示，

其中，为滤波后的风电场出力，即风电场的目标出力，PWF(n)为风电场的实际出力采样；α为历史测量值的权重系数，0＜α＜1；储能的出力指令为：

由式(2)得到：代入式(1)可得储能的出力指令：

对式(1)的差分方程进行Z变换可得到系统的传递函数：

式中，T_s为采样周期；对风功率序列的频域分析可知，无论是单台风电机组还是风电场的输出功率，其0.5Hz以上的幅值已经非常小；此处，设定系统的采样频率T_s为1Hz；

式(4)的幅频特性为：

对应周期为1min，5min，10min，30min和60min的波动分量，分别令截止频率f_c为16.7mHz，3.33mHz，1.67mHz，0.556mHz，0.278mHz；

令对应各截止频率，求得α分别为：0.9005，0.9793，0.9896，0.9965，0.9983；

对式(5)的差分方程进行Z变换可得到传递函数：