[发明专利]基于发电功率曲线的风光储联合发电系统平滑控制方法

摘要

本发明公开了一种基于发电功率曲线的风光储联合发电系统平滑控制方法，基于风电场、光伏电站的预测功率信息，对系统功率预测曲线进行优化得到系统发电功率曲线，并根据系统发电功率曲线中的总发电功率值对风电场功率预测曲线、光伏功率预测曲线中对应的预测值进行处理，得到风力发电功率曲线、光伏发电功率曲线和储能充放电功率曲线，控制各子系统按照功率曲线工作，在维持储能荷电状态处于合理水平的前提下有效平滑系统输出功率波动。本发明充分利用了风电场、光伏电站自身的可调度性，在保证波动平抑效果的前提下减少储能设备的充放电频率，延长了储能设备使用寿命。

主权项

一种基于发电功率曲线的风光储联合发电系统平滑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对风光储联合发电系统的风电场和光伏电站进行超短期功率预测，得到风电场和光伏电站的功率预测曲线以及整个风光储联合发电系统的系统功率预测曲线，每个预测曲线都包括N个预测值，预测值的时间步长为Δt；S2：依次对风光储联合发电系统的系统功率预测曲线中的预测值进行优化，得到系统发电功率曲线，具体步骤包括：S2.1：令系统发电功率曲线的第n个系统发电功率值n的取值范围为n＝1,2,…,N；确定优化预测值起点M₁和优化预测值终点M₂；S2.3：计算系统发电功率曲线的第m个系统发电功率值的波动频率V_pm，m的取值范围为m＝M₁,M₁+1,…,M₂，计算公式为：$V_{\mathrm{pm}}=\frac{{\hat{P}}_m-{\hat{P}}_{m-1}}{P_S}\×100\%$其中，V_pm代表功率波动率，P_S代表风光储联合发电系统的总装机容量，表示系统发电功率曲线的第m‑1个系统发电功率值；S2.2：判断波动率V_pm是否大于并网标准波动率γ，如果小于等于，则不做任何操作，如果大于，进入步骤S2.3；S2.3：利用移动平均算法对系统发电功率值进行平滑，计算公式为：${\hat{P}}_m=\frac{1}{w+v+1}\underset{i=m-w}{\overset{m+v}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i$其中，w表示平滑采用的第m个预测值之前的预测值数量，v表示平滑采用的第m个预测值之后的预测值数量，P_i表示系统发电功率预测曲线的第i个预测值；平滑后重新计算系统发电功率值的波动率，如果该波动率小于等于并网标准波动率γ，则停止平滑，否则令w+1或v+1，重新进行平滑；S3：根据步骤S2得到的系统发电功率曲线中的系统发电功率值依次对风电场功率预测曲线、光伏功率预测曲线中对应的预测值进行处理，得到风电场发电功率曲线、光伏发电功率曲线和储能充放电功率曲线，具体步骤包括：S3.1：计算第n组风电场功率预测值和光伏功率预测值与第n个系统发电功率值的差值其中n＝1,2,…,N，P_1n表示风电场功率预测曲线的第n个预测值，P_2n表示光伏发电功率预测曲线的第n个预测值，判断P_Δn是否大于0，如果大于等于0，进入步骤S3.2，如果不是，进入步骤S3.3；S3.2：风电场发电功率光伏发电功率储能设备放电，预测储能设备经过前n‑1次充放电后的荷电状态值SOC_n，如果SOC_n≥SOC_max时，其中SOC_max为储能设备正常工作的SOC上限，储能设备放电，放电功率P_3n＝P_Δn；当SOC_n＜SOC_min时，其中SOC_min为储能设备正常工作的SOC下限，储能设备不放电，放电功率P_3n＝0；当SOC_min≤SOC_n＜SOC_max时，计算当前可释放电量Q_{out_n}＝Q_n‑Q_min，其中Q_n表示SOC_n对应的剩余电量，Q_min为SOC_min对应的剩余电量，如果Q_{out_n}≥P_Δn×Δt，则放电功率P_3n＝P_Δn，否则放电功率P_3n＝Q_{out_n}/Δt；S3.3：当P_Δn＞P_1low‑P_1n，其中P_1low表示风电场并网发电的最小发电功率，风电场发电功率光伏发电功率储能设备充电功率P_3n＝0；当P_1low‑P_1n＞P_Δn＞P_1low‑P_1n+P_2low‑P_2n，其中P_2low表示光伏发电并网发电的最小发电功率，风电场发电功率光伏发电功率其中P_{Δn_1}＜0，P_{Δn_2}＜0，P_{Δn_1}+P_{Δn_2}＝P_Δn，且储能设备充电功率P_3n＝0；当P_Δn＜P_1low‑P_1n+P_2low‑P_2n，则风电场发电功率光伏发电功率P_2n＝P_2n+P′_{Δn_2}，储能设备充目标充电功率为P′_{Δn_3}，其中P′_{Δn_1}＜0，P′_{Δn_2}＜0，P′_{Δn_3}＞0，P′_{Δn_1}+P′_{Δn_2}‑P′_{Δn_3}＝P_Δn，且预测储能设备经过前n‑1次充放电后的荷电状态值SOC_n，当SOC_n＜SOC_min时，储能设备的充电功率P_3n＝P′_{Δn_3}；当SOC_n≥SOC_max时，储能设备不充电，充电功率P_3n＝0；当SOC_min≤SOC_n＜SOC_max时，计算当前可充入电量Q_{in_n}＝Q_max‑Q_n，其中Q_max为SOC_max对应的剩余电量，如果Q_{in_n}≥P′_{Δn_3}×Δt，则充电功率P_3n＝P′_{Δn_3}，否则充电功率P_3n＝Q_{in_n}/Δt；S4：风光储联合发电系统的风电场系统、光伏发电系统、储能设备分别根据步骤S3得到的发电功率曲线进行工作。