[發明專利]基于風電預測功率的儲能跟蹤風電出力計劃方法及其系統

在審

• 申請號: 201410858294.1
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104779631A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 李相俊;閆鶴鳴;惠東;賈學翠;王立業;麻秀范;郭光朝;張亮;楊水麗;胡娟;王松岑
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于智能電網中能量存儲與轉換技術領域，具體涉及一種應用儲能電站考慮短期風電功率預測、超短期風電功率預測以提高風電跟蹤計劃出力能力的控制方法。

背景技術

近年來，隨著風電場規模的不斷擴大，其本身所具有的隨機性和間歇性對電網的安全性、穩定性和電能質量等都造成了巨大的沖擊和影響，其中風電功率預測是保證電網安全、提高風電效益的重要工具，風功率預測誤差的大小影響系統所需的上調/下調備用容量，對電網運行的安全性和經濟性有著重要的意義，建立嚴格的間歇式電源并網標準具有重要意義。我國在2011年制定了《風電場功率預測預報管理暫行辦法》(簡稱《辦法》)，《辦法》規定風電場功率預測系統提供的日預測曲線最大誤差不超過25％，實時預測誤差不超過15％。具有風電功率預測系統的風電場需向電網調度部門提供發電功率預報信息，并用于電力系統實時調度^[5]，提高風力發電上網小時數額。由于風電功率預測主要依賴數值天氣預報，受其影響，目前風電功率預測技術特別是日前預測仍存在預測誤差較大的問題，單純通過風電場的自我調節大大降低了風電場有功功率的利用率。如今風儲聯合應用是當前研究的熱點，將儲能系統與風電電源相結合，能夠提高風儲聯合出力的跟蹤計劃出力能力，降低對電網的沖擊，提高風電功率的利用率，提升電網對風電功率的接納能力。

目前，國內外均已有了多項關于風光儲聯合應用的示范工程，但對儲能系統的控制與分析更多的是關于平滑風電輸出以及削峰填谷兩方面，基于風儲聯合應用以提高風電跟蹤計劃出力能力的研究成果還較少。由于電池儲能系統存在充放電功率及儲能容量的約束條件，并且過大的充、放電深度均會對儲能電池的壽命造成影響，特別是在儲能系統運行過程中，需要控制其荷電狀態(state?of?charge，SOC)保持在適宜的范圍內，荷電狀態過高或者過低都會減少儲能系統的剩余可用容量，降低儲能系統的充放電功率最大允許值，從而降低儲能系統的控制效果；同時又由于風電日前預測誤差經常會出現在一個時間段內持續不滿足預測誤差要求的情況，對儲能系統在一時段的持續出力有了更嚴格的要求，故控制好電池儲能系統的荷電狀態，實時優化控制儲能系統的出力對于改善風電跟蹤計劃出力具有重要的意義?，F有技術中有提出應用于風電場中跟蹤短期計劃出力問題中的儲能系統運行策略，但均是僅考慮當前時刻的出力控制，并不能保證此時刻之后的儲能系統可以滿足出力要求，對儲能系統的充放電缺乏全局考慮。因此，迫切地需要開發出一種能夠提高風儲聯合系統的跟蹤計劃出力能力及儲能系統控制能力的充放電控制方法。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷，本發明的目的之一在于提出一種基于風電預測功率的儲能跟蹤風電出力計劃方法，該方法利用超短期及短期風電功率預測能夠實時優化并修正各時刻儲能電站的充放電控制系數，以提高儲能系統的容量利用率同時確保電池儲能的荷電狀態處于適宜的范圍，防止過充和過放的發生從而對儲能系統的壽命和性能造成不利的影響。

為了實現上述發明目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種基于風電預測功率的儲能跟蹤風電出力計劃方法，包括以下步驟：

讀取風電場和儲能系統的相關數據，包括：風電場的風電功率實際值、短期風電功率預測值、超短期風電功率預測值以及儲能系統的荷電狀態值；

建立包含充放電控制系數的儲能系統充放電控制策略；

基于短期風電功率預測值、超短期風電功率預測值和荷電狀態值確定目標函數；

通過粒子群優化算法確定充放電控制系數；

根據充放電控制系數確定儲能系統充放電功率。

本發明的另一目的在于提出一種基于風電預測功率的儲能跟蹤風電出力計劃系統，包括：

數據獲取單元，用于讀取風電場和儲能系統的相關數據；

控制單元，用于建立包含充放電控制系數的儲能系統充放電控制策略，所述充放電控制系數包括：荷電狀態控制系數a、b，風電狀態控制系數c以及充放電功率調整系數d、e；；

計算模塊，用于基于短期風電功率預測值、超短期風電功率預測值和荷電狀態值確定目標函數；

優化單元，用于通過粒子群優化算法確定充放電控制系數；

結果輸出單元，用于根據充放電控制系數確定儲能系統充放電功率。

與現有技術相比，本發明達到的有益效果是：