[发明专利]一种基于云模型和FCM算法的海上风电场储能系统优化配置方法

说明书

在平滑海上风电场出力波动的应用场景下，本发明提出一种基于云模型和FCM算法的海上风电场储能系统优化配置方法。该方法首先基于小波包分解算法对海上风电出力数据处理得到储能系统每日运行曲线，针对模糊C均值(fuzzy c‑means,FCM)算法进行储能典型出力曲线提取时存在聚类数目难以确定、对初始聚类中心敏感、算法稳定性较差等问题，采用云模型理论将自动确定FCM算法的初始聚类中心和聚类数目，然后应用FCM算法从储能运行曲线中聚合出最具代表性的储能典型运行曲线集合，从而代入储能配置模型确定储能配置方案。本发明对海上风电场储能系统进行优化配置，可有效节约储能系统投资成本，使海上风电安全稳定并网。

技术领域

本发明涉及一种基于云模型和FCM算法的海上风电场储能系统优化配置方法，属于海上风电场储能配置领域。

技术背景

随着能源危机和环境污染问题的日渐凸显，各国政府都在积极推动发展新能源产业。其中，我国海上风电发展规模正呈现爆发式增长态势，截止2019年年底，我国海上风电装机规模已达到了684万kW。海上风电出力的随机性、波动性较大，导致系统的供需不平衡，使得出现弃风限电现象。而海上风电场配建储能装置能有效平滑海上风电出力波动，提升海上风电的可控性和可调性。目前储能造价较为昂贵，且海上风电由于自身特性使得其自身度电成本较陆上风电更高。在考虑海上风电场的出力平滑效果和经济性因素基础上，如何对储能系统合理优化配置是提高海上风电消纳能力的关键问题之一。

目前，国内有很多新能源配建储能的示范应用项目，用于平滑新能源出力波动的储能设施一般选用电化学储能。电化学储能具有能量密度大、响应速度快等优点，有助于平滑海上风电出力波动，但同时存在寿命短、成本高等缺点，造成储能系统的造价较高，因此需要从海上风电平滑效果和经济性角度出发，合理配置海上风电场的储能容量和功率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，从海上风电平滑效果和经济性角度出发，如何利用海上风电场处理数据，合理配置海上风电场的储能容量和功率。

本发明所采用的技术方案是：一种基于云模型和FCM算法的海上风电场储能系统优化配置方法,包括如下步骤：

(1)输入海上风电场全年出力数据；

(2)基于自适应小波包分解法求解储能系统全年出力曲线；

(3)储能出力曲线进行归一化；

(4)求取储能系统各个时刻的出力频率分布曲线；

(5)计算云模型分布函数；

(6)更新频率分布函数；

(7)求取一条初始聚类中心曲线；

(8)求取初始聚类中心；

(9)FCM算法参数初始化；

(10)根据阈值判断FCM算法是否停止迭代；

(11)提取k条典型聚类曲线，代入储能配置模型进行求解，输出储能系统所需配置功率和容量。

作为优选，所述的步骤(2)所述的基于自适应小波包分解法求解储能系统全年出力曲线方法，具体表述为：