[發明專利]一種基于光伏儲能系統的黑啟動協調控制方法

有效

• 申請號: 202110585435.7
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113285451B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 徐藝敏;黃永紅;李桐歌;許奕然;周楊;岳帥;孔維健;于曉蒙;孫海翔
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/38;H02J7/35
• 代理公司: 南京品智知識產權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 楊陳慶

本發明公開了一種基于光伏儲能系統的黑啟動協調控制方法，包括：獲取所選光伏電站一年出力歷史數據作為訓練樣本，基于最小二乘支持向量機得到黑啟動時段的光伏超短期功率預測值；運用模型預測控制方法得到光儲系統輸出總功率和儲能電站剩余容量；通過指令時滯的預補償量計算方法減小儲能指令時滯帶來的誤差，從而得到實時的儲能系統功率；在滿足黑啟動電源功率與黑啟動輔機所需功率差值限額條件下，執行電池充放電，快速修正儲能荷電狀態回到控制范圍中。此策略利于黑啟動過程中光伏儲能系統的安全穩定運行，提高黑啟動可行性。本發明邏輯簡單易行。本發明方案適用于以高滲透率光伏系統協同規模化儲能電站作為黑啟動電源的黑啟動過程。

技術領域

本發明屬于電力系統領域中大停電后利用光伏儲能系統進行電網黑啟動的方法，具體涉及最小二乘支持向量機、模型預測控制和指令時滯的預補償量計算方法。

背景技術

大電網停電造成的社會影響以及經濟影響甚至是政治影響難以估計，對于電網黑啟動方面的研究迫在眉睫。近年來微電網發展勢頭正盛，更多專家學者著力于研究微電網對于傳統電力系統各方面造成的影響。隨著我國光伏滲透率不斷提高、光伏控制技術不斷成熟，同時規模化儲能電站已順利投入運行，光伏電站與儲能電站參與電網黑啟動具有了必要性和可能性。因此對光儲聯合發電系統作為黑啟動電源進行協調控制策略研究具有重要意義。

黑啟動電源是黑啟動過程的關鍵，很大程度上決定了黑啟動的可行性。關于光伏儲能系統作為黑啟動電源的研究已經初顯成效。有學者提出了一種適用于黑啟動的光儲聯合發電系統協調控制策略。主參考源是儲能系統，當光伏出力小于黑啟動負荷時運行在負荷跟蹤模式；否則運行在最大功率點跟蹤模式，但是在設計光伏控制策略時，缺少考慮儲能的荷電狀態(State?Of?Charge，SOC)約束條件。這項疏忽可能會導致儲能電池產生過充過放問題。也有學者僅將儲能容量和荷電狀態作為優化目標，來評估光伏儲能系統作為電網黑啟動電源的可行性。但在優化過程中忽略了儲能不同荷電狀態對儲能電池的影響。

現有的光伏儲能系統作為黑啟動電源的研究中，如專利CN112688366A公開的一種400V屋頂光伏系統和儲能系統恢聯合35kV風電場作為黑啟動電源、CN111817338A公開的一種風光儲新能源電站黑啟動控制方法和系統、CN108988393B公開的一種微網黑啟動的微源時序的優化方法、CN111049180A公開的一種基于混合儲能的孤島微電網電壓頻率控制方法和系統等，對于黑啟動電源功率與黑啟動輔機所需功率之間的差值限額都未給予足夠重視，也沒有記及儲能指令時滯帶來的影響。

但在實際電網設備運行過程中，由于現場通信設備存在的不同程度的延時，儲能指令時滯不可避免，這將造成補償的不及時以及補償量上的差額，從而使實際儲能因補償光伏出力的功率變化規律異于理論結果。同時，黑啟動電源功率與黑啟動輔機所需功率差值限額不宜過大，否則會造成機組的調速器無法及時響應，引起頻率的突升或者突降，導致輔機啟動失敗。因此，在光伏儲能系統黑啟動過程中考慮黑啟動電源功率與黑啟動輔機所需功率差值限額和儲能指令時滯具有十分重要的現實意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于光伏儲能系統的黑啟動協調控制策略，以達到保證光伏儲能系統作為黑啟動電源可行性的目的。

設計原理：以高滲透率光伏電站和規模化儲能電站作為電網黑啟動電源。基于最小二乘支持向量機得到黑啟動時段的光伏超短期功率預測。運用模型預測控制方法得到光儲系統輸出總功率和儲能電站剩余容量。通過指令時滯的預補償量計算方法減小儲能指令時滯帶來的影響，得到實時的儲能系統功率。在滿足黑啟動電源功率與黑啟動輔機所需功率差值限額P_ε的條件下，優化電池SOC。

設計方案：本發明的目的采用以下技術方案實現。