一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，包括以下步骤：(1)设定风功率采样周期、LPF滤波时间常数和并网点波动量限值；(2)采集当前风电功率和并网点功率，读取各PCS所级联储能的SOC；(3)得到平抑目标功率；(4)计算储能功率；(5)计算修正后的储能功率；(6)根据约束条件将储能功率分配至各PCS；(7)下发储能控制指令；(8)等待至下一个采样时刻，返回步骤(2)。与现有技术相比，本发明专利技术根据储能容量控制约束条件、PCS控制约束条件、储能SOC越限处理约束条件和并网点波动量约束条件对各PCS分别进行功率分配，合理化分配、增强调控力度和可行性，提高风电功率平滑度效果。

【技术实现步骤摘要】
一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法
本专利技术涉及一种风电储能系统，尤其是涉及一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法。
技术介绍
为了应对传统能源的快速消耗和日益严峻的环境问题，大力发展清洁能源成为了世界各国的战略选择。风能作为一种可再生、无污染、能量大、前景广的能源，在世界范围内得到了迅猛的发展。但由于风电输出功率具有很强的波动性、随机性，且风速预测存在一定的误差，因此大规模风电并网会给电力系统的安全稳定运行带来一系列的技术难题。为了更高效地利用可再生能源，在风能资源比较丰富的环境中，构建风储互补系统进行发电，可以提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性。由于风能输入能量的不稳定性和间歇性大等特点，为提高风电场并网运行能力，提高风电输出功率稳定性，越来越多的研究采用储能技术对风机机组输出功率进行调控，使风电场效益最大化。对风电场功率进行出力波动的平抑时，在综合考虑系统成本、体积、重量基础上，需要储能系统兼具高功率密度、高能量密度、高循环寿命的特点。储能平抑风功率波动基本控制思想是通过低通滤波器(LPF)的设计将风电功率的高频波动分量滤出，通常使用的低通滤波器主要有一阶低通滤波器和二阶低通滤波器。将通过低通滤波器滤出的高频波动分量作为储能系统用于平滑风电输出的参考功率，通过利用储能系统快速的吞吐高频波动分量，来达到平抑风电功率的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过对储能变流器进行功率分配来平滑并网点功率的平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定风功率采样周期与储能控制周期T_c、低通滤波器LPF滤波时间常数T_s和并网点波动量限值W，W用于储能调节当前风功率SOC越限后并网点波动量约束控制环节，所述的T_c为LPF运算的执行周期和储能控制指令的下发周期；(2)采集当前风电场风电功率P_w(n)和并网点功率P_g(n)，读取当前各储能变流器PCS所级联储能的充电状态SOC，n为当前周期数；(3)对P_w(n)进行LPF运算，得到本周期内的平抑目标功率P_dest(n)；(4)根据P_dest(n)计算储能功率P_(ess_cal)：P_(ess_cal)＝P_dest(n)-P_w(n)；(5)对P_(ess_cal)进行补偿量修正，得出修正后的储能功率P_ess；(6)根据功率分配约束条件，将P_ess分配至各PCS；(7)下发储能控制指令至各PCS；(8)等待至下一个T_c的采样时刻时，返回步骤(2)。所述的步骤(1)中，T_s和T_c满足T_s/T_c≥10。所述的步骤(3)中，P_dest(n)计算方法为：P_dest(n)＝[T_s/(T_c+T_s)]P_dest(n-1)+[T_c/(T_c+T_s)]P_w(n)式中，P_dest(n-1)为上个周期内的平抑目标功率，初始时刻，P_dest(0)＝P_w(0)。所述的步骤(5)中，所述的补偿量修正的参数包括控制延时补偿量△P_delay和储能充放电稳态误差量△P_b，所述的△P_delay计算方法为：△P_delay＝-[(P_w(n)-P_w(n-1))/T_c]T_delay式中，T_delay为系统控制延时；所述的P_ess计算方法为：P_ess＝P_(ess_cal)+△P_delay+△P_b所述的△P_b通过对储能进行充放电测试获得。所述的功率分配约束条件包括储能容量控制约束条件、PCS控制约束条件、储能SOC越限处理约束条件和并网点波动量约束条件。所述的步骤(6)具体包括：(6-1)令当前被分配功率的PCS为第i台PCS；(6-2)初始化，令i＝1；(6-3)根据储能容量控制约束条件，将未被分配的储能功率P_(ess_rest)中的一部分分配至当前PCS，当前PCS被分配到的储能功率为P'_ess(i)；(6-4)根据PCS控制约束条件，对步骤(6-3)所得P'_ess(i)进行调整，得到P_ess(i)；(6-5)根据储能SOC越限处理约束条件，对步骤(6-4)所得P_ess(i)进行调整；(6-6)根据并网点波动量控制约束条件，对步骤(6-5)所得P_ess(i)进行调整；(6-7)判断是否所有PCS均被分配了储能功率，若是，则返回步骤(7)，否则令i的值增加1，并返回步骤(6-3)进行下一台PCS的储能功率分配。所述的步骤(6-3)具体包括：(6-3-1)计算P_ess_rest，若i＝1，则P_ess_rest＝P_ess，若i>1，则将P_ess_rest更新为P_ess_rest－P_ess(i-1)，其中P_ess(i-1)为满足功率分配约束条件的第i-1台PCS实际分配到的储能功率；(6-3-2)根据下式计算P'_ess(i)：其中，E_char(i)为当前PCS可充电量，E_char(i)＝(1-SOC_b(i))E_bp，E_dischar(i)为当前PCS可放电量，E_dischar(i)＝SOC_b(i)E_bp，E_bp为PCS储能的额定容量。所述的步骤(6-4)具体为，判断PCS是否处于正常工作状态，若是，则P_ess(i)计算方法如下式：式中，P'_ess(i)在步骤(6-3)中得到，P_min(i)、P_max(i)分别为PCS控制功率下限和PCS控制功率上限值，若PCS处于非正常工作状态，则P_ess(i)＝0。所述的步骤(6-5)具体包括：(6-5-1)将SOC的百分数数值划分为首尾依次连接的5个区间I1～I5，其中I1＝[0，SOC_min(i)]，I2＝[SOC_min(i)，SOC_lt(i)]，I3＝[SOC_lt(i)，SOC_ht(i)]，I4＝[SOC_ht(i)，SOC_max(i)]，I5＝[SOC_max(i)，100]，其中SOC_lt(i)为当前PCS保护调控最小阈值，SOC_ht(i)为当前PCS保护调控最大阈值，SOC_min(i)为当前PCS控制下限，SOC_max(i)为当前PCS控制上限，SOC_char(i)为当前PCS集中补电限值条件值；(6-5-2)令SOC_b(i)为当前PCS的储能充电状态，判断SOC_b(i)所在区间，并调整步骤(6-4)所得的P_ess(i)，具体为：若SOC_b(i)∈I1且P_ess(i)>0，则令P_ess(i)＝0；若SOC_b(i)∈I2或SOC_b(i)∈I4，则进入步骤(6-6)；若SOC_b(i)∈I5且P_ess(i)<0，则令P_ess(i)＝0；若SOC_b(i)<SOC_char(i)，则以恒定功率短时间大功率充电恢复SOC到一指定值。所述的步骤(6-6)中，P_ess(i)计算如下式：式中，L为考察的时间尺度内包含的采样周期数，l为设定的尺度，0<l≤L，P_s为储能调节功率。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)考虑储能系统由多台变流器(PCS)协同出力以及每台变流器储能状态不一致的情况，对每一台PCS分别进行功率分配，提高风电功率平滑度效果。(2)考虑不同PCS储能的额定容量不一致的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定风功率采样周期与储能控制周期T_c、低通滤波器LPF滤波时间常数T_s和并网点波动量限值W，所述的T_c为储能控制指令的下发周期；(2)采集当前风电场风电功率P_w(n)和并网点功率P_g(n)，读取当前各储能变流器PCS所级联储能的充电状态SOC，n为当前周期数；(3)对P_w(n)进行LPF运算，得到本周期内的平抑目标功率P_dest(n)；(4)根据P_dest(n)计算储能功率P_(ess_cal)：P_(ess_cal)＝P_dest(n)‑P_w(n)；(5)对P_(ess_cal)进行补偿量修正，得出修正后的储能功率P_ess；(6)根据功率分配约束条件，将P_ess分配至各PCS；(7)下发储能控制指令至各PCS；(8)等待至下一个T_c的采样时刻时，返回步骤(2)。

【技术特征摘要】
1.一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定风功率采样周期与储能控制周期T_c、低通滤波器LPF滤波时间常数T_s和并网点波动量限值W，所述的T_c为储能控制指令的下发周期；(2)采集当前风电场风电功率P_w(n)和并网点功率P_g(n)，读取当前各储能变流器PCS所级联储能的充电状态SOC，n为当前周期数；(3)对P_w(n)进行LPF运算，得到本周期内的平抑目标功率P_dest(n)；(4)根据P_dest(n)计算储能功率P_(ess_cal)：P_(ess_cal)＝P_dest(n)-P_w(n)；(5)对P_(ess_cal)进行补偿量修正，得出修正后的储能功率P_ess；(6)根据功率分配约束条件，将P_ess分配至各PCS，所述的功率分配约束条件包括储能容量控制约束条件、PCS控制约束条件、储能SOC越限处理约束条件和并网点波动量约束条件；(7)下发储能控制指令至各PCS；(8)等待至下一个T_c的采样时刻时，返回步骤(2)；所述的步骤(6)具体包括：(6-1)令当前被分配功率的PCS为第i台PCS；(6-2)初始化，令i＝1；(6-3)根据储能容量控制约束条件，将未被分配的储能功率P_ess_rest中的一部分分配至当前PCS，当前PCS被分配到的储能功率为P'_ess(i)；(6-4)根据PCS控制约束条件，对步骤(6-3)所得P'_ess(i)进行调整，得到P_ess(i)；(6-5)根据储能SOC越限处理约束条件，对步骤(6-4)所得P_ess(i)进行调整；(6-6)根据并网点波动量控制约束条件，对步骤(6-5)所得P_ess(i)进行调整；(6-7)判断是否所有PCS均被分配了储能功率，若是，则返回步骤(7)，否则令i的值增加1，并返回步骤(6-3)进行下一台PCS的储能功率分配。2.根据权利要求1所述的一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，T_s和T_c满足T_s/T_c≥10。3.根据权利要求1所述的一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，P_dest(n)计算方法为：P_dest(n)＝[T_s/(T_c+T_s)]P_dest(n-1)+[T_c/(T_c+T_s)]P_w(n)式中，P_dest(n-1)为上个周期内的平抑目标功率，初始时刻，P_dest(0)＝P_w(0)。4.根据权利要求1所述的一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，所述的补偿量修正的参数包括控制延时补偿量△P_delay和储能充放电稳态误差量△P_b，所述的△P_delay计算方法为：△P_delay＝-[(P_w(n)-P_w(n-1))/T_c]T_delay式中，T_delay为系统控制延时；所述的P_ess计算方法为：P_ess＝P_(ess_cal)+△P_delay+△P_b所述的△P_b通过对储能进行充放电测试获得。5.根据权利要求1所述的一种平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法，其特征在于，所述的步骤(6-3)具体包括：(6-3-1)计算P_ess_rest，若i＝1，则P_ess_rest＝P_ess，若i>1，则将P_ess_rest更新为P_ess_rest－P_ess(i-1)，其中P_ess(i-1)为满足功率分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷珽，张宇，姚虹春，胡汝伟，陈然，刘舒，方陈，时珊珊，戴成鸿，梁硕，邱腾飞，叶荣波，杭晗，周峰，戴卓强，杨春华，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，中国电力科学研究院，江苏南通三建集团有限公司，上海城市管理职业技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31