[发明专利]基于序贯蒙特卡洛模拟的风-储混合电站运行模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于序贯蒙特卡洛模拟的风‑储混合电站运行模拟方法，提出了一种电池储能系统运行计划优化模型，优化目标为风‑储混合电站发电功率中的波动能量最小。运行中，在历史风功率、电池储能系统历史充放电功率与超短期风功率预测的基础上，对该优化模型进行滚动求解，给出电池储能系统的最优运行计划，并以此为依据生成充放电功率指令。其次，为避免电池储能系统在执行充放电功率指令时频繁切换充放电状态，延长使用寿命，将其分为容量相等的两部分独立运行。本发明使用方便、效果好。

本申请是申请号：201811171637.1、申请日：2018.10.09、名称“基于滚动优化的风-储混合电站功率波动平抑方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种风功率波动平抑技术，具体涉及一种基于电池储能系统运行计划在线滚动优化的风-储混合电站发电功率波动平抑策略及基于序贯蒙特卡洛模拟技术的运行模拟方法。

背景技术

近年来，随着化石能源的逐渐枯竭与环境污染的日益加剧，以风电为代表的可再生能源在世界范围内得到了飞速发展。截至2017年底，我国累计风电装机容量1.64亿千瓦，占全部发电装机容量的9.2％，年发电量3057亿千瓦时，占全部发电量的4.8％，是我国电力系统第3大主力电源。然而，与常规能源机组不同，受一次能源自然特性与风电机组技术特性(主要指塔影效应和风剪切效应) 的影响，风功率具备与身俱来的随机波动特性。其大规模并网将显著增加电网运行困难，如导致频率波动、线路潮流波动以及并网点电能质量恶化等一系列问题。因此，有必要对风功率波动进行平抑，使风电场成为电网友好型电源。

文献一《Smoothing wind power fluctuations by fuzzy logic pitch anglecontroller》(Renewable Energy，2012年，第38卷，第1期，第113页至233页) 采用模糊控制方法对叶片桨矩角进行控制，通过改变风机气动特性调节风电机组输出功率，进而实现对风功率波动的平抑。文献二《Smoothing of wind power fluctuations for permanentmagnet synchronous generator-based wind energy conversion system and faultride through consideration》(Electric Power Components and Systems，2015年，第41卷，第3期，第271-281页)提出了面向永磁直驱风电机组的风功率波动平抑方法，即采用模糊控制方法控制风机转速，进而调节风功率大小、实现风功率波动平抑。尽管可有效平抑风功率波动，但文献一、二提出的控制策略将导致风电机组偏离最大功率跟踪点，降低能量转换效率，进而导致“弃风”。

近年来，电池储能技术的飞速进步为风功率波动平抑提供了全新的解决方案。电池储能系统可模块化安装、集成，易于接入风电场并构成风-储混合电站运行。电池储能系统具备快速响应功率指令的能力，当风功率随机波动时，可通过对其充放电功率的快速调节平抑风功率波动。文献三《基于电池储能系统的风功率波动平抑策略》(中国电机工程学报，2014年，第34卷，第28期，第4752页至 4760页)将电池储能系统接入风电场，构成风-储混合电站运行。在超短期风功率预测的基础上，该文献在线提取当前时刻的风功率波动分量，并实时调节电池储能系统充放电功率，使其尽可能抵消波动，实现对风功率波动的平抑。文献四《Coordinated control of wind turbine and energy systems for reducingwind power fluctuation》(Energies，2018年，第11卷，第1期，第1页至19页)同样关注风 -储混合电站中的风功率波动平抑问题，提出了风电机组与电池储能系统的协调控制策略，在延长电池储能系统使用寿命的前提下，获得了更好的波动平抑效果。

显然，对风-储混合电站来说，给出合理的电池储能系统充放电功率是提高发电功率波动平抑性能的关键。然而，现有技术方法中，均未考虑对电池储能系统的充放电行为进行优化，在一定程度上影响了风-储混合电站的发电功率波动平抑性能，具有一定的局限性。