[發(fā)明專利]一種電池儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711211856.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107846045B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬喜平;劉德順;董開松;沈渭程;董海鷹;胡殿剛;李韶瑜;楊俊;趙煒;甄文喜;閔占奎;劉秀良;李志敏;魏博;同煥珍;張光儒;梁有珍;劉麗娟;張賽;朱宏毅;姜梅;王斌;楊勇;陳明忠;陳柏旭;李煒;李小娟
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)甘肅省電力公司;國家電網(wǎng)公司;蘭州交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明對風(fēng)電場、光伏電站所具有的隨機性和間歇性的特點，電場實際發(fā)電功率不能跟蹤計劃發(fā)電功率，從而導(dǎo)致對電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量等造成巨大的沖擊和影響，以及出現(xiàn)棄風(fēng)棄光現(xiàn)象的問題。發(fā)明提出了一種基于模型預(yù)測控制的電池儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力的控制方法，提高風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)跟蹤計劃出力能力，平滑風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電輸出、削峰填谷，提高風(fēng)光發(fā)電利用率。該方法根據(jù)采集風(fēng)電場、光伏電站日前功率計劃出力數(shù)據(jù)、建立儲能系統(tǒng)功率出力模型，制定出參考模型軌跡，建立儲能系統(tǒng)出力閉環(huán)預(yù)測模型以及控制算法的滾動優(yōu)化，求出滿足跟蹤期望軌跡優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小的控制量，實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力精確的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于模型預(yù)測控制的電池儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力的控制方法。

背景技術(shù)

近年來，由于在風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電中應(yīng)用儲能系統(tǒng)跟蹤計劃出力以提高風(fēng)光發(fā)電效率的應(yīng)用價值極高，不但可以平滑風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電輸出、削峰填谷，而且可以減少棄風(fēng)棄光的現(xiàn)象，提高風(fēng)光發(fā)電利用率，因此風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電中應(yīng)用儲能系統(tǒng)跟蹤計劃出力以提高風(fēng)光發(fā)電效率的控制問題近幾年來成為一個熱點問題。

目前，國內(nèi)外均已有了多項關(guān)于風(fēng)光儲聯(lián)合應(yīng)用的示范項目工程，但對儲能系統(tǒng)的控制與分析更多的是關(guān)于平滑風(fēng)電輸出、削峰填谷以及系統(tǒng)調(diào)頻幾方面，基于風(fēng)光儲聯(lián)合應(yīng)用以提高跟蹤風(fēng)光發(fā)電計劃出力能力的研究成果還相對較少。由于蓄電池儲能系統(tǒng)有著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(tǒng)運行過程中，需要控制其荷電狀態(tài)保持在適宜的范圍內(nèi)，荷電狀態(tài)過高或者過低都會減少儲能系統(tǒng)的剩余可用容量，降低儲能系統(tǒng)的充放電功率最大允許值，從而降低儲能系統(tǒng)的控制效果；同時又由于風(fēng)光發(fā)電日前預(yù)測誤差經(jīng)常會出現(xiàn)在一個時間段內(nèi)，出現(xiàn)持續(xù)不滿足預(yù)測誤差要求的情況，對儲能系統(tǒng)在某一時段的持續(xù)出力有了更嚴(yán)格的要求，故控制好電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)，實時優(yōu)化控制儲能系統(tǒng)的出力對于改善風(fēng)電跟蹤計劃出力具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對風(fēng)電場、光伏電站所具有的隨機性和間歇性的特點，電場實際發(fā)電功率不能跟蹤計劃發(fā)電功率，從而導(dǎo)致對電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量等造成巨大的沖擊和影響，以及出現(xiàn)棄風(fēng)棄光現(xiàn)象的問題。為實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)出力精確的控制，提出了一種基于模型預(yù)測控制的電池儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力的控制方法，進而提高風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)跟蹤計劃出力能力，平滑風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電輸出、削峰填谷，也提高了風(fēng)光發(fā)電利用率。該方法根據(jù)采集風(fēng)電場、光伏電站日前功率計劃出力數(shù)據(jù)、建立儲能系統(tǒng)功率出力模型，制定出參考模型軌跡，通過建立儲能系統(tǒng)出力閉環(huán)預(yù)測模型以及控制算法的滾動優(yōu)化，求出滿足跟蹤期望軌跡優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小的控制量，從而實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)跟蹤風(fēng)光計劃出力精確的控制。

具體步驟為：

步驟一，采集風(fēng)電場、光伏電站的功率計劃出力數(shù)據(jù)；

步驟二，基于第一步采集風(fēng)電場、光伏電站的功率計劃出力數(shù)據(jù)，建立電池儲能系統(tǒng)的功率出力模型；

步驟三，基于第二步建立電池儲能系統(tǒng)的功率出力模型，建立參考軌跡模型；

步驟四，基于第三步建立參考軌跡模型，建立閉環(huán)預(yù)測模型；

步驟五，基于第四步建立閉環(huán)預(yù)測模型，根據(jù)模型預(yù)測控制算法計算得出最優(yōu)控制量。

進一步的，步驟一中采集數(shù)據(jù)，求出系統(tǒng)設(shè)定值

y_s(k)＝y(tǒng)_f(k)-y_w(k)?(3)

式中，y_f(k)為k時刻系統(tǒng)風(fēng)電場、光伏電站的計劃功率出力值；y_w(k)為k時刻系統(tǒng)風(fēng)電場、光伏電站的實際功率出力值；y_s(k)為系統(tǒng)k時刻系統(tǒng)的設(shè)定值，它是由電池系統(tǒng)的計劃功率出力值與實際功率出力值做差所得。