[發明專利]一種平抑長短期風電功率波動的風儲協調控制方法

有效

• 申請號: 201410513818.3
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104319793A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 李中豪;張沛超;沈樞
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/28;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種風儲協調控制方法，尤其是涉及一種平抑長短期風電功率波動的風儲協調控制方法。?

背景技術

為了應對傳統能源的快速消耗以及日益嚴峻的環境問題，以風能為代表的綠色可再生能源在世界范圍內得到了迅猛的發展。然而，風能的波動性、間歇性對電網帶來了多方面的不利影響。在風電大規模接入的背景下，提高風電輸出功率穩定性的研究正受到越來越多的重視。伴隨儲能技術的不斷成熟，風儲協調運行對于平抑風電功率波動具有很好效果。但考慮到儲能系統高昂的單位成本，滿足出力平滑的同時做到儲能配置的最小化對風儲協調控制策略提出了很高的要求。?

在1min和10min的較小時間尺度上，利用基于一階低通濾波原理(LPF)的風儲協調策略可以有效補償風電功率中某一特定頻段的波動成分。為改善該原理的效果，可在LPF原理基礎上加入隨實測電池荷電狀態(SOC)改變濾波時間常數的環節，避免了電池的過充和過放；也可采用超級電容與電池混合儲能系統，分別補償功率波動中的高頻和中低頻分量。LPF原理簡單實用，對短期風功率波動有較好的抑制作用。但利用該原理平抑長期波動會加大其濾波時間常數，為此需要配置較大的儲能容量，致使總體經濟性較差。另外，該原理不具備對未來風功率變化的預判能力，在風功率連續變化時容易因SOC越限而失去平滑功能。?

模型預測控制(MPC，Model?Predictive?Control)是近年來被廣泛研究和運用的一種先進控制策略。在每一采樣時刻，MPC根據當前獲得的測量和預測信息，在線求解一個有限時域開環優化問題，并將求解出的輸入序列中第一個元素施加到受控對象作為輸入信號，并實施滾動優化。有的研究利用MPC原理平抑風電功率的波動性；有的研究則采用MPC原理使得風儲聯合發電系統能夠跟蹤調度曲線。MPC原理主要針對15min以上的風電功率波動，原因有兩個方面。首先，MPC原理的?控制周期取決于風功率的預測間隔。根據現有國家標準，風功率預測的時間分辨率多為15min。預測間隔越短，則風速數據所表現的隨機性和非線性就越強。時間間隔為10min的風速預測至今還是一個世界性難題；其次，在相同的優化時長內(如4h)，MPC控制周期越短則求解優化問題的運算量越大。這樣，在15min及以上的較大時間尺度上，MPC原理雖然能夠充分利用預測模型發揮其滾動優化控制的優勢，但卻難以兼顧短期風功率波動。?

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種平抑長短期風電功率波動的風儲協調控制方法，對長短期多個時間尺度的風電功率波動都具有良好的平抑效果，而且能夠將儲能SOC控制在理想區間附近，使得在惡劣的風況下控制策略具有更好的可持續性。?

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：?

一種平抑長短期風電功率波動的風儲協調控制方法，包括以下步驟：?

(1)設定儲能控制周期T_d和MPC控制周期T_s，所述儲能控制周期為LPF控制的執行周期，T_s＞T_d，且T_s為T_d的整數倍；?

(2)根據風儲聯合發電系統建立MPC控制模型，包括目標函數及其相應約束條件；?

(3)獲取設定時間尺度內的風電功率預測值，其分辨率與MPC控制周期相同；?

(4)對所述MPC控制模型進行優化求解，獲得當前MPC控制周期內的并網功率優化值；?

(5)采用LPF按儲能控制周期進行連續控制，以所述并網功率優化值補償LPF控制的輸出，獲得最終并網功率。?

(6)在執行步驟(5)的同時，判斷一個MPC控制周期是否完成，若是，則返回步驟(3)，若否，則返回步驟(6)；?

所述步驟(2)中，MPC控制模型的目標函數如下：?