一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法技术

本发明专利技术提出了一种基于数字滤波方法的储能出力控制方法，可以取得平抑风电场分钟级出力。在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令。一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，主要步骤为：S1、采用指数加权移动平均滤波；S2、设定系统采样频率；S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；S4、计算求解测量值的权重系数S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统控制储能出力变化。

【技术实现步骤摘要】
一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法
本专利技术属于电力领域，具体涉及一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法。
技术介绍
随着风电比例的快速增长，电网对风电场的可调控能力提出了越来越高的要求。储能系统可以在不同时间尺度对风电场的运行能力进行支持，借助储能系统满足风电场的并网要求，促进风能的有效利用已成为建设电网友好型风电场的手段之一。国内外标准对风电场的功率控制要求包括稳态的调控要求，如爬坡速率、预测误差，也包括暂态的要求，如故障穿越、频率响应方面的要求。目前，关于储能在风电场中的应用研究主要集中于稳态应用，主要利用储能系统实现风电场的有功功率控制。电网通常以分钟级时间窗口对风电功率波动进行考察，如对风电场1min或10min爬坡率(波动率)的限制。
技术实现思路
本方法提出了一种基于数字滤波方法的储能出力控制方法，可以取得平抑风电场分钟级出力。在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令。一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，主要步骤为：S1、采用指数加权移动平均滤波；S2、设定系统采样频率；S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；S4、计算求解测量值的权重系数；S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统控制储能出力变化；其中，在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令；此处对风电场的出力采用指数加权移动平均滤波(EWMA)得到风储联合运行出力，如式(1)所示，其中，为滤波后的风电场出力，即风电场的目标出力，PWF(n)为风电场的实际出力采样；α为历史测量值的权重系数，0<α<1；储能的出力指令为：由式(2)得到：代入式(1)可得储能的工作指令：对式(1)的差分方程进行Z变换可得到系统的传递函数：式中，Ts为采样周期；对风功率序列的频域分析可知，无论是单台风电机组还是风电场的输出功率，其0.5Hz以上的幅值已经非常小；此处，设定系统的采样频率Ts为1Hz；式(4)的幅频特性为：对应周期为1min，5min，10min，30min和60min的波动分量，分别令截止频率fc为16.7mHz，3.33mHz，1.67mHz，0.556mHz，0.278mHz；令对应各截止频率，求得α分别为：0.9005，0.9793，0.9896，0.9965，0.9983；对式(5)的差分方程进行Z变换可得到传递函数：将α代入后，可得到其幅频和相频特性。实际应用中，可对滤波阶数和参数进行优化，以获得更好的平抑效果。附图说明图1基于滤波方法的储能工作指令计算示意图图2系统的幅频特性图3系统的相频特性图4不同滤波参数下的平滑效果图5不同滤波参数下的储能系统出力图6风储联合出力的功率谱密度具体实施方式在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令，如图1所示。此处对风电场的出力采用指数加权移动平均滤波(EWMA)得到风储联合运行出力，如式(1)所示，其中，为滤波后的风电场出力，即风电场的目标出力，PWF(n)为风电场的实际出力采样。α为历史测量值的权重系数，0<α<1。储能的出力指令为：由式(2)得到：代入式(1)可得储能的工作指令：对式(1)的差分方程进行Z变换可得到系统的传递函数：式中，Ts为采样周期。对风功率序列的频域分析可知，无论是单台风电机组还是风电场的输出功率，其0.5Hz以上的幅值已经非常小。此处，设定系统的采样频率Ts为1Hz。式(4)的幅频特性为：对应周期为1min，5min，10min，30min和60min的波动分量，分别令截止频率fc为16.7mHz，3.33mHz，1.67mHz，0.556mHz，0.278mHz。(示例)令对应各截止频率，求得α分别为：0.9005，0.9793，0.9896，0.9965，0.9983。对式(5)的差分方程进行Z变换可得到传递函数：将α代入后，可得到其幅频和相频特性，如图2所示。可见，在上述算法下，储能系统相当于一个高通滤波器，理想情况下其相位与高频风功率波动分量相反。从图2看出，选取的截止频率越低，对高频分量的抑制效果就越好。实际应用中，可对滤波阶数和参数进行优化，以获得更好的平抑效果。利用所建立的算法，对储能的出力以及风电场功率的平滑效果进行模拟。采用的数据来自某风电场一条汇集线路的有功功率历史记录，该线路下带有11台2MW风电机组，数据长度为1h，数据采样周期为1s。按照上节所述的滤波算法，对不同滤波参数下的平抑效果进行仿真，如图4所示。随着截止频率的降低，得到平滑的风储联合出力曲线。在各滤波参数下，储能系统出力呈现出不同的充放电幅度，如图5所示。可以看出，各参数下，储能的充放电频次接近。从图6的功率谱密度计算结果看，截止频率3.33mHz之后，截止频率的进一步降低对0.1Hz以上的波动抑制效果已无太大差异。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，其特征在于，主要步骤为：S1、采用指数加权移动平均滤波；S2、设定系统采样频率；S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；S4、计算求解测量值的权重系数；S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统控制储能出力变化；其中，在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令；此处对风电场的出力采用指数加权移动平均滤波(EWMA)得到风储联合运行出力，如式(1)所示，

【技术特征摘要】
1.一种平抑风电场出力分钟级波动的储能出力控制方法，其特征在于，主要步骤为：S1、采用指数加权移动平均滤波；S2、设定系统采样频率；S3、设定波动分量的时间周期以及对应的截止频率；S4、计算求解测量值的权重系数；S5、利用求解得到的权重系数代入控制系统控制储能出力变化；其中，在平抑风电场波动的应用中，对风电场出力进行滤波，将较高频率的波动分量作为储能系统的出力指令；此处对风电场的出力采用指数加权移动平均滤波(EWMA)得到风储联合运行出力，如式(1)所示，其中，为滤波后的风电场出力，即风电场的目标出力，PWF(n)为风电场的实际出力采样；α为历史测量值的权重系数，0＜α＜1；储能的出力指令为：由式(2)得到：代入式(1)可得储能的工作指令：对式(1)的差分方程进行Z变换可得...

【专利技术属性】
技术研发人员：周识远，汪宁渤，丁坤，李勇，李津，谭洪斌，张珍珍，何世恩，战鹏，王定美，黄蓉，王明松，陈钊，张金平，张中伟，车帅，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司风电技术中心，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，甘肃新泉风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62