[發明專利]儲能系統平滑控制方法

有效

• 申請號: 202010758081.7
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112290571B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王桂松;賴曉路;肖碧濤;黃蕾
• 申請（專利權）人: 南京國電南自維美德自動化有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 王方超

本發明公開了儲能系統平滑控制方法，根據實時風電功率的波動情況切換滑動窗口，將風電平穩出力和風功率驟變區分開來。該平滑策略可計算兩種不同工況下的波動系數最優解，并獲得并網功率參考值，并網功率參考值為統計意義上的最優解，使充放電深度和累計容量最小化。為兼顧平滑控制效果與功率驟變對儲能電池的影響，本發明根據并網功率波動限制與電池的SOC水平對并網功率參考值進行修正，使儲能出力在合理范圍內。提出的控制策略在風電平穩出力時，可保持最佳平滑控制效果；當出現風功率驟變時，可最大限度跟蹤原始風功率變化，降低充放電深度，有利于儲能系統的安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種儲能系統平滑控制方法，屬于儲能控制技術領域。

背景技術

隨著風力發電技術的快速發展，風電裝機容量不斷增加，風電滲透率也不斷提高。為了提高風電的并網能力及減少棄風限電現象，為大型風電場配備一定容量的儲能系統(Energy storage system,ESS) 成為近年來國內外平滑風電功率波動的有效手段。

一階低通濾波算法因其原理簡單、運算速度快得到廣泛的運用，但其跟蹤風電功率變化具有一定遲延。文獻[1]公開電池儲能平抑風電功率波動的預測控制方法，提出模型預測控制(MPC)方法，通過儲能荷電狀態反饋和預測進行平抑波動，這種方法雖然能夠基本滿足電網功率波動要求，但是儲能容量大，需要成本高。文獻[2]公開風電功率波動平抑下的MPC雙儲能控制策略研究，應用兩組不同充放電狀態的儲能平抑風電波動，以降低單組儲能頻繁充放電問題，但增加一組儲能裝置無疑會帶來成本的上升。文獻[3]公開計及電池壽命和經濟運行的微電網儲能容量變化，提出一種網格自適應搜索算法與改進粒子相結合的兩階段模型，有效降低了儲能的充放電問題。文獻[4] 公開具備荷電狀態調節功能的儲能系統實時平滑控制策略，通過加權移動平均算法的權重調整和頻率帶寬進行風功率波動平抑，可有效平滑功率驟變。

多數平滑控制方法未將風電機組功率驟變和平穩出力區分開來，研究有效方法在保證平滑效果的前提下降低電池的充放電深度和電池容量具有重要安全意義和經濟價值。

發明內容

本發明的目的在于，設計一種雙滑動窗口和粒子群算法相結合的平抑策略，根據實時風電功率的波動情況切換滑動窗口，將風電平穩出力和風功率驟變區分開來。該平滑策略可計算兩種不同工況下的波動系數最優解，并獲得并網功率參考值，并網功率參考值為統計意義上的最優解，使充放電深度和累計容量最小化。為兼顧平滑控制效果與功率驟變對儲能電池的影響，本發明根據并網功率波動限制與電池的SOC水平對并網功率參考值進行修正，使儲能出力在合理范圍內。提出的控制策略在風電平穩出力時，可保持最佳平滑控制效果；當出現風功率驟變時，可最大限度跟蹤原始風功率變化，降低充放電深度，有利于儲能系統的安全穩定運行。

本發明具體采用如下技術方案：儲能系統平滑控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟SS1：初始化儲能電池容量、電池荷電狀態；

步驟SS2：設在t(t＝1,2,...n)時刻儲能系統各功率輸出值為P_Wind,t、P_Bat,t、P_Grid,t；且各功率輸出值滿足關系式：

P_Bat,t＝P_Grid,t-P_Wind,t (2)

P_Bat,t0時，儲能系統放電；P_Bat,t0時，儲能系統充電；P_Wind表示風力發電輸出功率；P_Bat表示儲能電源輸出功率；P_Grid為風儲聯合系統并網功率；

步驟SS3：獲取t時刻及t時刻之后連續N個風電功率數據，初值N＝N_c，判斷原始風功率是否超出波動范圍，若判斷為是則生成當前時刻風功率序列為：若判斷為是則生成當前時刻風功率序列為：