[发明专利]一种优化双电池系统充放电的风电场并网功率平滑方法

权利要求书

1.一种优化双电池系统充放电的风电场并网功率平滑方法，其特征在于：该风电场由风电机组和电池储能单元联合构成，其中电池储能单元为双电池组，即将同类电池储能系统分为容量相等的两电池组，将平抑过程中电池储能单元的充电和放电分别交由不同电池组完成，同一时刻一电池组执行充电任务、另一电池组执行放电任务，当任一电池组充满或放完时切换两电池组的充放电状态，风电场的输出功率有如下关系：

P_total(t)＝P_w(t)+P_b1(t)+P_b2(t) (1)

式(1)中，P_w(t)为风电机组在t时刻时输出的风功率；P_b1(t)和P_b2(t)分别为双电池系统中的电池组1和电池组2在t时刻时的输出功率，电池组1和电池组2的额定功率与额定容量皆为整个电池储能单元的一半；P_total(t)为风电场在t时刻时的输出功率；所有输出功率以正值表示发出功率、负值表示吸收功率；

第k次控制周期T内双电池系统的输出功率P_b1(t)、P_b2(t)的调整方法包括以下步骤：

A、初始化，并设k＝1、ΔP(kT)＝0，k为风功率分段平均的迭代次数、T为控制周期、ΔP(kT)为第k次控制周期T的风电场基础参考输出功率修正值；

B、由风功率超短期预测获得第k次控制周期T内的平均风功率预测值，作为风电场基础参考输出功率P_{total_ref}(kT)；

C、根据第k次控制周期T的风电场基础参考输出功率修正值修正风电场基础参考输出功率，得到修正后第k次控制周期T内风电场修正输出功率P′_{total_ref}(kT)：

P′_{total_ref}(kT)＝P_{total_ref}(kT)+ΔP(kT)(k＝1,2,……K) (2)

式(2)中，E_bN为各电池组的额定容量；T为控制周期时长；

D、当风功率P_w(t)＞P′_{total_ref}(kT)时，则此刻执行充电任务的电池组输出功率P_c(t)和执行放电任务的电池组输出功率P_d(t)为：

当风功率P_w(t)＜P′_{total_ref}(kT)时，则此刻执行充电任务的电池组输出功率P_c(t)和执行放电任务的电池组输出功率P_d(t)为：

E、记电池组1执行充电任务、电池组2执行放电任务的工作模式为Mode＝1，电池组1执行放电任务、电池组2执行充电任务的工作模式为Mode＝2；

则当Mode＝1时，电池组1和电池组2的输出功率为：

此时双电池系统的数学模型为：

当Mode＝2时，电池组1和电池组2的输出功率为：

此时双电池系统的数学模型为：

式(6)、(8)中，SOC₁(t)和SOC₂(t)分别为当前采样时刻电池组1和电池组2的荷电状态；E₁(t-T_s)和E₂(t-T_s)分别是上一采样时刻电池组1和电池组2的剩余电量；T_s为数据的采样周期；η_c和η_d分别为各电池组的充电效率和放电效率；

F、判断kT控制周期是否结束，未结束则返回步骤D；如kT控制周期结束，则进入步骤G；

G、计算第k次控制周期结束时刻双电池系统的充放电能量不平衡度A(kT)：

A(kT)＝(SOC₁(kT)+SOC₂(kT))-(SOC_max+SOC_min) (9)

式(9)中，SOC₁(kT)和SOC₂(kT)分别为第k次控制周期结束时刻电池组1和电池组2的荷电状态；SOC_max和SOC_min分别为运行时各电池组荷电状态的上限值、下限值；

H、结合已知的A(kT)，计算第k+1次控制周期内风电场参考输出功率修正值ΔP((k+1)T)：

ΔP((k+1)T)＝E_bN*A(kT)/T (10)

式(10)中，E_bN为各电池组的额定容量；T为控制周期时长；

I、使k＝k+1，返回步骤B，进入下一控制周期。