[發明專利]風電場運行控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201310283851.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN104283225A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 張婧晶;張靖;土屋和利
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

技術領域

本文涉及一種基于電池儲能系統的風電場運行控制裝置及風電場運行控制方法，特別涉及包括以補償風力預測誤差為目標的電池裕量估算在內的風電場運行控制裝置及風電場運行控制方法。

背景技術

近年來，隨著風電快速發展，風電裝機在電網中所占比例不斷提高。在風力發電領域中，由于風電出力的隨機性、間歇性、波動性及調度性差，風電并網對電能質量和電力系統運行安全的影響也將更加突出。

為保障電力系統安全穩定運行，國家能源局發布了《風電廠功率預測預報管理暫行辦法》，主要內容一方面是要求所有并網運行的風電廠均應具備風電功率預測預報的能力，并按要求開展風電功率預測預報，另一方面要求電網調度機構應根據風電廠傳送的功率預測結果，按照優先調度風電的原則，編制風電廠發電計劃，并及時向風電廠通報。《暫行辦法》指出，在保證電網安全運行的基礎上，原則上按照風電場上報的功率預測結果下達風電廠發電計劃。如電網運行受到約束，電網調度機構可對風電場發電計劃進行調整。并網風電廠應執行電網調度下達的日發電計劃曲線和調度指令，及時調整風電出力。在《暫行辦法》中同時對風電場功率預測預報制定了考核指標。

在此背景下，風電功率預測將對電力系統的安全穩定運行和經濟調度方式產生重要的影響。預測誤差的不確定性會造成調度過程中風電功率的盈余或缺失，也相應地帶來系統能量的浪費或風險的提升。為使得可靠性水平和經濟性水平保持在系統要求的范圍內，必須追加配置一定比例的備用容量。

雖然目前國內外學者們已經對風能預測做了大量的相關研究工作，但是風電場出力的預測水平在很大程度上仍然很難滿足風電功率預測要求。

隨著我國風力發電裝機的快速增長，局部地區的棄風限電問題也日趨嚴重。風能委員會的調查中，2011年全國有100億千瓦時左右風電電量被棄，其中甘肅限電棄風比例最高，達25.25%，內蒙古和吉林緊隨其后，分別為23.10%和21.02%。顯然，參與電網調峰和被限電“棄風”給風電企業帶來了巨大的經濟損失并造成了能源的浪費。如何有效的利用風力資源，并提高電網風電消納能力是目前迫切需要解決的問題。

在專利文獻1（CN102570505A）中，公開了一種用于風電部分削峰填谷的電池儲能系統控制方法。具體來說，是基于電池儲能系統并結合風電功率的超短期預測方法，通過對風電輸出進行部分削峰填谷，使風儲合成出力功率保持在以4個小時風電功率超短期預測數據加權平均值為中心的一定帶寬范圍內，從而減小風電實際輸出功率與預測功率水平的偏差，減小風電并網帶給電力系統調峰調頻的壓力。

但是，在以上專利文獻1的方法中，只考慮了通過超短期預測控制儲能系統以減小風電功率預測的誤差，而沒有考慮到風電場出力最大化的問題，因此，存在資源的浪費問題，進而對風電場經濟效益的因素存在影響。同時，也沒有考慮風電場出力超過額定范圍的風險問題。

發明內容

本發明是鑒于以上問題而完成的，其目的在于提供一種不僅可以使風電場出力最大化，而且能夠減少由于限電棄風帶來的損失的風電場運行控制裝置及風電場運行控制方法。

本發明的另一目的在于提供一種不僅可以使風電場出力最大化而且能夠減少風電場出力超過額定范圍的風險的風電場運行控制裝置及風電場運行控制方法。

本發明的技術方案之一是一種風電場運行控制裝置，包括：數據采集單元，采集風力發電系統中的風力發電歷史數據和蓄能系統的蓄能信息，該蓄能系統是風力發電系統的備用電力容量，用于補償風電預測誤差，蓄能系統安全裕量計算單元，利用所采集的上述風力發電歷史數據和上述蓄能信息，計算蓄能系統在補償風電預測誤差時需要的蓄能容量作為安全裕量；以及發電模型設定單元，根據上述風力發電歷史數據建立風力發電預測模型，并且將上述蓄能系統的當前容量與上述安全裕量之差作為規定周期內的風力發電系統的出力的一部分，來調整上述風力發電預測模型。

根據該技術方案，通過有效利用儲能系統的安全裕量，能夠提高風電場預測出力上限，從而在實際運行時實現風電場的出力最大化而不會增加風電場出力超過額定范圍的風險。

本發明也可以是，在利用上述風力發電預測模型對蓄能系統的充放電進行控制時，蓄能系統安全裕量計算單元還計算各個時間點上的安全裕量，上述風電場運行控制裝置還具有運行控制單元，上述運行控制單元利用各個上述時間點的安全裕量，實時調整蓄能系統的充放電，使得風電場的風儲出力之和成為規定范圍內。

根據該技術方案，通過利用蓄能系統運行期間的安全裕量，對蓄能系統的充放電進行調整，從而能夠在使風電場出力最大化的同時減少風電場出力超過額定范圍的風險。