[發(fā)明專利]用于風(fēng)電計劃功率跟蹤的儲能設(shè)備控制策略制定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710470529.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107026462B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李澤
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)(保定)
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,高錫明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)儲混合系統(tǒng)中儲能設(shè)備控制策略的制定方法，可提高風(fēng)儲混合系統(tǒng)的可靠性、自律性和計劃性，屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電具有技術(shù)成熟、成本低、環(huán)境友好的特點，但其間歇性、波動性給電網(wǎng)運行調(diào)度帶來了挑戰(zhàn)，成為制約風(fēng)電發(fā)展的重要因素。隨著風(fēng)電并網(wǎng)比例的增加，僅靠電網(wǎng)側(cè)調(diào)控將難以實現(xiàn)風(fēng)電的合理消納，近年來，從提高風(fēng)電自律性角度出發(fā)，減緩風(fēng)電對電網(wǎng)運行帶來的沖擊，逐漸成為新的發(fā)展方向。儲能設(shè)備可提供快速、雙向的備用響應(yīng)，將儲能與風(fēng)電組成風(fēng)儲混合系統(tǒng)，有利于提高輸出功率的可控性、平穩(wěn)性和計劃性。

在電力市場環(huán)境下，通常要求風(fēng)電場實際輸出功率與其申報的計劃功率相匹配，若實際輸出功率偏離計劃值，則會增加大電網(wǎng)調(diào)度壓力，因此需要對偏離計劃功率的行為進行懲罰并收取相應(yīng)費用。借助儲能的快速、雙向響應(yīng)能力，風(fēng)儲混合系統(tǒng)可通過自身調(diào)控使實際輸出功率盡可能地跟蹤預(yù)先設(shè)定的發(fā)電計劃，降低出力偏差，以降低風(fēng)儲混合系統(tǒng)所支付的懲罰費用，而如何充分利用有限的儲能資源最大限度地實現(xiàn)計劃功率跟蹤成為問題的關(guān)鍵。由于風(fēng)電輸出功率的強不確定性，加之儲能設(shè)備的調(diào)控行為受到存儲容量、功率限制、充放電次數(shù)等多種約束的限制，使得混合系統(tǒng)的計劃功率跟蹤控制問題十分復(fù)雜，因此有必要針對風(fēng)儲混合系統(tǒng)的儲能設(shè)備設(shè)定一套合理的控制策略，以提高風(fēng)儲混合系統(tǒng)的可靠性、自律性和計劃性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種用于風(fēng)電計劃功率跟蹤的儲能設(shè)備控制策略制定方法，以提高風(fēng)儲混合系統(tǒng)的經(jīng)濟性、自律性和計劃性。

本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案解決的：

一種用于風(fēng)電計劃功率跟蹤的儲能設(shè)備控制策略制定方法，所述方法在電力市場背景下，基于強化學(xué)習(xí)理論，采用SARSA學(xué)習(xí)方法制定風(fēng)儲混合系統(tǒng)輸出功率控制策略，具體步驟如下：

a.輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括：混合系統(tǒng)與電網(wǎng)交易的各類費用參數(shù)；混合系統(tǒng)申報的計劃功率、混合系統(tǒng)申報的備用容量、風(fēng)電實際輸出功率；儲能設(shè)備功率限值、容量限值、充放電效率、免懲罰時段數(shù)；SARSA學(xué)習(xí)算法參數(shù)；其中，混合系統(tǒng)與電網(wǎng)交易的各類費用參數(shù)包括備用電量價格、備用懲罰價格；SARSA學(xué)習(xí)算法參數(shù)包括學(xué)習(xí)因子、折扣因子、學(xué)習(xí)步數(shù)和懲罰系數(shù)；

b.初始化Q值函數(shù)；

c.設(shè)置時段數(shù)t＝1、已實施的動作選擇次數(shù)N_n＝0；

d.根據(jù)儲能設(shè)備t時段初始時刻存儲電量E_s,t、風(fēng)電實際功率與混合系統(tǒng)計劃值之差ΔP_h,t、儲能設(shè)備充放電狀態(tài)K_s,t、混合系統(tǒng)申報的備用容量確定t時段混合系統(tǒng)所處的狀態(tài)s_t；

e.根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)s_t、值函數(shù)Q^t(s,a)選擇控制動作a_t，具體步驟如下；

①在[0,1]區(qū)間內(nèi)取隨機數(shù)T_R；

②計算概率閥值T_H：

式中：N_n為已實施動作選擇的次數(shù)；N_T為訓(xùn)練全過程動作選擇的總次數(shù)；

③進行動作選擇：若T_R＞T_H，隨機從可行動作集A中選擇動作a_t；若T_R≤T_H，選擇貪婪策略作為本時段動作，即：

f.根據(jù)動作a_t與混合系統(tǒng)輸出功率偏差控制目標(biāo)值的一一對應(yīng)關(guān)系，得到t時段混合系統(tǒng)輸出功率偏差控制的目標(biāo)值；

g.根據(jù)混合系統(tǒng)輸出功率偏差控制目標(biāo)值計算儲能設(shè)備功率控制需求值

h.計算儲能設(shè)備在t時段的實際充放電功率

①若t時段儲能設(shè)備的控制設(shè)定值需校驗儲能設(shè)備發(fā)出功率后，是否超出儲能設(shè)備容量下限，若超出則需修正：

式中：E_s,t為t時段初始時刻儲能設(shè)備存儲電量；η_d為儲能設(shè)備的放電效率；Δt為時段持續(xù)時間；E_smin為儲能設(shè)備容量下限；為求取儲能實際輸出功率時暫存的臨時值。

②若需校驗儲能設(shè)備吸收功率后，是否超出儲能設(shè)備容量上限，若超出則需修正：