[發明專利]一種抽蓄電站聯合風光互補系統及其優化方法

有效

• 申請號: 201710537648.6
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107317355B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 梁睿;溫穎;吳勝磊;彭楠;謝天;劉毅;程孟晗
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于抽蓄電站聯合風光互補系統的控制方法，其中，抽蓄電站聯合風光互補系統，包括風力機、光伏陣列、水泵、水輪機、逆變器和控制器；

其中，風力機，用于將風能轉換成電能；

光伏陣列，用于將太陽能轉換成電能；

水泵，用于將下水庫的水抽至上水庫，將電能轉換成水能存儲起來；

水輪機，用于將上水庫的水放至下水庫帶動發電機轉動產生電能；

逆變器，將光伏陣列輸出的直流電逆變為交流電；

控制器，調整風光互補系統輸出端工作狀態；

其特征在于：所述控制方法具體包含如下步驟：

步驟1，采集并錄入抽蓄電站聯合風光互補系統所處地點的風速、光照負荷、地下抽水蓄能電站上水庫量和用戶用電數據；

步驟2，確定抽蓄電站聯合風光互補系統的調度策略，具體如下：

抽蓄電站聯合風光互補系統在任意時刻都滿足下式：

P_M(t)＝P_pv(t)+P_wg(t)+P_ps(t)-P_sl(t)

式中：P_wg(t)、P_pv(t)分別為互補系統t時段風電出力和光伏出力；P_ps(t)為抽水蓄能出力，P_sl(t)為負荷功率；P_M(t)為互補系統與電網雙向交換功率，其中互補發電系統向電網輸電為正，電網向互補發電系統輸電為負；

當抽水蓄能電站處于抽水工作狀態時：

若互補系統的剩余功率大于抽水蓄能電站的抽水功率上限則此時抽蓄電站聯合風光互補系統向電網供電，且向電網傳輸的功率為：

若互補系統的剩余功率小于抽水蓄能電站的抽水功率上限則此時抽蓄電站聯合風光互補系統與電網沒有功率傳輸；

當抽水蓄能電站處于發電工作狀態時：

若此時互補系統所需的功率差額小于抽水蓄能電站的發電功率下限則此時電網向風、光、抽水蓄能發電系統供電，且從電網傳輸來的功率為：

若此時互補系統所需的功率差額大于抽水蓄能電站的發電功率下限則此時風、光、抽水蓄能發電系統與電網沒有功率傳輸；

步驟3，建立抽蓄電站聯合風光互補系統的運行優化模型；

步驟4，采用改進模擬退火算法求解抽蓄電站聯合風光互補系統的運行優化模型；

在步驟3中，所述抽蓄電站聯合風光互補系統的運行優化模型包括優化目標函數和優化約束條件；

所述優化目標函數具體包括：

以風光互補系統的出力波動最小為目標函數：

式中：minξ，P_hb(t_i)、P_hb(t_i-1)分別是抽蓄電站聯合風光互補系統在第t_i時刻和t_i-1時刻的出力值；

以抽蓄電站聯合風光互補系統的總出力波動最小為目標函數：

其中，P_total(t)＝P_wg(t)+P_pv(t)+P_ps(t)

式中：P_total(t)、P_pj是抽蓄電站聯合風光互補系統在第t時段的總出力和總出力的平均值；

跟蹤負荷調度曲線：

式中：P_sl(t)是負載調度曲線總電量；

所述優化約束條件包括：

風電出力約束：

式中：分別為風力機輸出功率最小值和最大值；

光伏出力約束：

式中：分別為光伏陣列輸出功率最小值和最大值；

水庫庫容約束：

式中：W_ps(t)為第t時段抽蓄上水庫容量；P_pu(t)為第t時段抽水蓄能站的抽水額定出力；P_ge(t)為第t時段抽水蓄能站的發電額定出力，δ₁和δ₂分別表示抽水效率和發電效率；為水庫的最大庫容量；

抽水、發電功率約束：

式中：為抽水狀態時出力最小值和最大值；為發電狀態時出力最小值和最大值；S_1,t、S_2,t分別為抽水蓄能站抽水和發電運行時的狀態參數變量；

電網傳輸約束：

式中，分別為電網交互傳輸功率的最小值和最大值；

風光互補性約束：

式中：N_wp為風電機組數量，N_se為光伏組件數量，P_wc(t)、P_sc(t)分別為風力機發電的裝機容量和光伏發電的裝機容量，k^min和k^max分別為風光機組容量比值的最小值和最大值；

風光互補出力與聯合系統出力波動率、跟蹤調度曲線約束：

ξ≤ξ^max

γ≤γ^max

τ≤τ^max

式中：ξ^max為風光互補系統出力波動率最大值，γ^max為抽蓄電站聯合風光互補系統出力波動率最大值，τ^max為跟蹤負荷調度曲線擬合率最大值。