[发明专利]储能系统平滑控制方法

说明书

本发明公开了储能系统平滑控制方法，根据实时风电功率的波动情况切换滑动窗口，将风电平稳出力和风功率骤变区分开来。该平滑策略可计算两种不同工况下的波动系数最优解，并获得并网功率参考值，并网功率参考值为统计意义上的最优解，使充放电深度和累计容量最小化。为兼顾平滑控制效果与功率骤变对储能电池的影响，本发明根据并网功率波动限制与电池的SOC水平对并网功率参考值进行修正，使储能出力在合理范围内。提出的控制策略在风电平稳出力时，可保持最佳平滑控制效果；当出现风功率骤变时，可最大限度跟踪原始风功率变化，降低充放电深度，有利于储能系统的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种储能系统平滑控制方法，属于储能控制技术领域。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展，风电装机容量不断增加，风电渗透率也不断提高。为了提高风电的并网能力及减少弃风限电现象，为大型风电场配备一定容量的储能系统(Energy storage system,ESS) 成为近年来国内外平滑风电功率波动的有效手段。

一阶低通滤波算法因其原理简单、运算速度快得到广泛的运用，但其跟踪风电功率变化具有一定迟延。文献[1]公开电池储能平抑风电功率波动的预测控制方法，提出模型预测控制(MPC)方法，通过储能荷电状态反馈和预测进行平抑波动，这种方法虽然能够基本满足电网功率波动要求，但是储能容量大，需要成本高。文献[2]公开风电功率波动平抑下的MPC双储能控制策略研究，应用两组不同充放电状态的储能平抑风电波动，以降低单组储能频繁充放电问题，但增加一组储能装置无疑会带来成本的上升。文献[3]公开计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量变化，提出一种网格自适应搜索算法与改进粒子相结合的两阶段模型，有效降低了储能的充放电问题。文献[4] 公开具备荷电状态调节功能的储能系统实时平滑控制策略，通过加权移动平均算法的权重调整和频率带宽进行风功率波动平抑，可有效平滑功率骤变。

多数平滑控制方法未将风电机组功率骤变和平稳出力区分开来，研究有效方法在保证平滑效果的前提下降低电池的充放电深度和电池容量具有重要安全意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种双滑动窗口和粒子群算法相结合的平抑策略，根据实时风电功率的波动情况切换滑动窗口，将风电平稳出力和风功率骤变区分开来。该平滑策略可计算两种不同工况下的波动系数最优解，并获得并网功率参考值，并网功率参考值为统计意义上的最优解，使充放电深度和累计容量最小化。为兼顾平滑控制效果与功率骤变对储能电池的影响，本发明根据并网功率波动限制与电池的SOC水平对并网功率参考值进行修正，使储能出力在合理范围内。提出的控制策略在风电平稳出力时，可保持最佳平滑控制效果；当出现风功率骤变时，可最大限度跟踪原始风功率变化，降低充放电深度，有利于储能系统的安全稳定运行。

本发明具体采用如下技术方案：储能系统平滑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤SS1：初始化储能电池容量、电池荷电状态；

步骤SS2：设在t(t＝1,2,...n)时刻储能系统各功率输出值为P_Wind,t、P_Bat,t、P_Grid,t；且各功率输出值满足关系式：

P_Bat,t＝P_Grid,t-P_Wind,t (2)

P_Bat,t0时，储能系统放电；P_Bat,t0时，储能系统充电；P_Wind表示风力发电输出功率；P_Bat表示储能电源输出功率；P_Grid为风储联合系统并网功率；

步骤SS3：获取t时刻及t时刻之后连续N个风电功率数据，初值N＝N_c，判断原始风功率是否超出波动范围，若判断为是则生成当前时刻风功率序列为：若判断为是则生成当前时刻风功率序列为：