[發明專利]一種并網型風光互補發電系統的協調控制方法

無效

• 申請號: 201210234364.7
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102723743A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 董海鷹;李坦;李宏偉;李曉青;馬博;王國華;王曉亮;楊蕾
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本發明涉及風光互補發電系統，具體地，涉及并網型風光互補發電系統協調控制的方法。

背景技術

目前風光互補發電系統的研究還處于起步階段，多為小型并網型，最早由相互獨立的并網型風力發電系統和并網型光伏發電系統組成，采用耗能電阻投切抑制風電功率波動。隨后出現的直流耦合并網型風光互補發電機組和光伏電池組通過直流母線直接連在一起，然后通過逆變器和交流電網連接，并沒有針對風電系統和光伏系統的功率進行協調控制研究。

發明內容

本發明的目的在于，當風光互補發電系統最大功率達到或超過電網調度命令給定的功率時，提供一種功率協調控制方法，協調分配風電子系統和光伏子系統的發電功率。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種并網型風光互補發電系統的協調控制方法，該系統包括風電子系統控制器和光伏子系統控制器，它還包括功率協調控制器；所述協調控制方法將所述并網型風光互補發電系統分為兩級進行控制，所述的功率協調控制器為上級控制，所述風電子系統控制器和光伏子系統控制器為下級控制；當所述的并網型風光互補發電系統最大輸出功率達到或超過電網調度命令給定的功率時，功率協調控制器中，采用多目標優化方法，對功率給定進行協調分配，并將結果發送下級風電子系統控制器和光伏子系統控制器。

所述功率協調控制器接收到功率給定信號，采用多目標優化方法對系統功率調度運行的效益和輸出功率平滑性兩個指標進行優化，建立兩個目標函數：

（1）系統功率調度運行的效益最大化。列寫系統調度運行效益的方程式，取倒數得目標函數，使其值趨于最小；

（2）最大限度地平滑輸出功率。同步風電子系統和光伏子系統的控制周期，在一個控制周期內，分別求兩個子系統的輸出功率波動，取和得風光互補發電系統輸出功率波動，使其值趨于最小，即輸出功率平滑性最優。

兩個目標函數的數學模型：

?????????????????????????????????????????????????

?求解系統全局最優解，協調分配風電子系統和光伏子系統的發電功率，將結果，即風電子系統給定功率和光伏子系統給定功率分別發送下級風電子系統控制器和光伏子系統控制器，然后風電子系統控制器和光伏子系統控制器分別控制子系統風力機和光伏電池動作，并將風電子系統和光伏子系統實際功率反饋到功率協調控制器，功率協調控制器繼續對系統功率調度運行的效益和輸出功率平滑性兩個指標進行優化，協調分配風電子系統和光伏子系統的發電功率。

本方法將風光互補發電控制系統分為兩級，上級功率協調控制器實現了協調分配大型風光互補發電系統中風電子系統和光伏子系統的發電功率。采用多目標優化方法，使系統調度運行的效益趨于最大，系統輸出功率的平滑性趨于最優。

附圖說明

圖1為本發明的系統遞階控制流程框圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1，一種并網型風光互補發電系統的協調控制方法，整個系統由功率協調控制器、風電子系統控制器和光伏子系統控制器組成。

其中功率協調控制器屬于上級決策器，在風光互補發電系統最大輸出功率達到或超過電網調度命令給定的功率時，采用多目標優化方法，針對系統功率調度運行的效益和輸出功率平滑性兩個指標進行優化，對風電子系統和光伏子系統發電功率進行協調分配。建立兩個目標函數：

（1）系統功率調度運行的效益最大化。列寫系統調度運行效益的方程式，取倒數得目標函數，使其值趨于最小；

（2）最大限度地平滑輸出功率。同步風電子系統和光伏子系統的控制周期，在一個控制周期內，分別求兩個子系統的輸出功率波動，取和得風光互補發電系統輸出功率波動，使其值趨于最小，即輸出功率平滑性最優。

兩個目標函數的數學模型：

?

?采用多目標優化方法，建立系統優化模型。

如采用線性加權和法，可建立系統優化模型如下：

?

s.t.?

????

?如采用約束法，可建立系統優化模型如下：

?

s.t.

???????

其中：

：風電子系統給定功率；

：光伏子系統給定功率；

：風電子系統實際輸出功率；