一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法技术

本发明专利技术提供一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，所述方法包括如下步骤：(1)接收电网的有功功率、光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储能系统的约束数据；(2)建立光伏预测模型，并对光伏出力进行预测；(3)使用机会约束的方法求解目标函数，得出储能系统的出力值；(4)控制储能系统的输出功率，抑制光伏阵列产生的波动。本发明专利技术实现了良好的抑制光伏电站功率波动效果，降低系统成本，提高光伏电站接入电网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制光伏电站功率变化的控制方法，具体涉及一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法。
技术介绍
随着光伏发电技术的迅速发展和各项国家政策的出台，我国光伏发电装机容量不断增加，国家能源局公布2014年光伏发电累计装机容量2805万千瓦，其中光伏电站2338万千瓦，分布式光伏467万千瓦。这些光伏电站大多位于光资源丰富西北和西藏地区，而光伏发电受天气条件的影响具有极大的不确定性，其间歇性和波动性微电网的调度运行带来了新的挑战。储能系统为解决光伏发电波动性问题提供了新的思路，通过在光伏电站配置相应容量的储能系统，可以显著改善光伏电站的有功输出特性，进而提高电网运行的安全性和稳定性。对于大型光伏电站而言，多使用集中式储能配置方式，即光伏阵列和储能系统分别通过逆变器接入交流母线，再通过变压器接入电网，储能系统接入交流母线，直接对整个光伏电站进行削峰填谷、平抑波动。现有储能系统控制策略只对光伏电站的功率输出曲线进行简单补偿，不具备准确的光伏发电出力预测模型，采用离线方法对光伏电站和储能进行控制将产生较大偏差，配置的储能系统容量也未得到优化，同时也使得储能深度充放电影响其使用寿命。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，本专利技术实现了良好的抑制光伏电站功率波动效果，降低系统成本，提高光伏电站接入电网的稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，所述方法包括如下步骤：(1)接收电网的有功功率、光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储能系统的约束数据；(2)建立光伏预测模型，并对光伏出力进行预测；(3)使用机会约束的方法求解目标函数，得出储能系统的出力值；(4)控制储能系统的输出功率，抑制光伏阵列产生的波动。优选的，所述步骤(1)中，所述光伏电站出力的调度数据包括预测前一日的光伏出力、环境温度、光板温度和相对湿度，所述预测数据包括预测日的环境温度、光电板温度和相对湿度。优选的，所述步骤(1)中，所述电网的有功功率为光伏阵列和储能系统的输出功率之和，公式如下：PG(k+1)＝PB(k)+PP(k)(1)式中，PG(k+1)为k+1时刻的光储联合输出功率，PB(k)为k时刻的储能输出功率，PP(k)为k时刻的原始光伏电站输出功率；所述储能系统SOC的计算公式如下：EB(k+1)＝EB(k)-ηΔTBPB(k)(2)式中，EB(k+1)为k+1时刻的储能系统荷电状态，EB(k)为k时刻的储能系统荷电状态，η为储能充放电效率系数，ΔTB为采样时间常数，其值为采样时间/60min。优选的，所述步骤(1)中，所述约束数据包括：储能系统的荷电状态和充放电功率的约束条件；储能系统的荷电状态限制：SOCmin≤EB(k+h|k)≤SOCmax，h＝1,2,…,H(3)储能系统的充放电功率限制：-PB,max≤PB(k+h|k)≤PB,max，h＝1,2,…,H(4)SOCmin和SOCmax分别为储能系统的荷电状态的下限和上限，-PB,max和PB,max分别为储能系统的充放电功率的下限和上限，(k+h|k)代表采样时间k时刻对k+h时刻的预测值，H为预测时长。优选的，所述步骤(2)中，根据BP神经网络方法建立所述光伏预测模型，公式如下：x＝f(w1u+b1)(5)y＝f(w2x+b2)(6)式中u、x、y分别表示r维输入层节点向量、n维隐含层节点向量和m维输出节点向量，w1和w2分别表示输入层到隐含层和隐含层到输出层的连接权值，b1和b2分别表示隐含层和输出层的阈值，f()为层与层之间的传递函数，选用S型函数优选的，所述步骤(3)中，所述目标函数为光储联合输出功率的波动值的平方和、光储联合输出功率与调度要求之差的平方和、储能充放电量的平方各自乘以权重系数后的和，即：J=αΣh=1H(PG(k+h|k)-PG(k+h-1|k))2+βΣh=1H(PG(k+h|k)-PD(k+h|k))2+(1-α-β)Σh=0H-1PB(k+h|k)2---(7)]]>式中，J为目标函数，(k+h|k)代表采样时间k时刻对k+h时刻的预测值，H为预测时长，α、β为权重值，PD()是电网对光伏电站的要求功率，即调度数据。优选的，所述步骤(3)中，基于所述储能系统的约束数据使用所述机会约束的方法，引入新的变量P1(k+h|k)、P2(k+h|k)，从而引入新的机会约束Pr[|PG(k+h|k)-PG(k+h-1|k)|≤P1(k+h|k)]≥γ，Pr[|PG(k+h|k)-PD(k+h|k)|≤P2(k+h|k)]≥η，γ,η∈(0,1)，代表概率，Pr[X]表示事件X发生的可能性，进而求解目标函数的最小值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于模型预测控制方法，设计储能抑制光伏电站快速功率变化控制策略，可以实现良好的抑制光伏电站功率波动效果，降低系统成本，提高光伏电站接入电网的稳定性。附图说明图1是本专利技术提供的光伏电站和储能联合系统示意图图2是本专利技术提供的一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法的流程图图3是本专利技术提供的BP神经网络预测模型示意图图4是本专利技术提供的预测模型预测控制结构图具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术中光伏电站和储能联合系统的拓扑结构为：包含光伏阵列、储能系统、两个变流器、一台变压器和一个MPC(模型预测控制)控制器，光伏阵列和储能系统分别通过变流器接入交流母线，再通过变压器接入电网。输入电网的有功功率为光伏阵列和储能系统的输出功率之和。MPC控制器接收电网对光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储能电池的约束数据，并将这些数据带入优化模型，使用机会约束的方法求解目标函数，得出储能系统的出力值，进而控制储能系统的输出功率，抑制光伏阵列产生的波动，跟踪调度指令的要求。如图2所示，为本专利技术提供的一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，包括如下步骤：步骤1、接收电网的有功功率、光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储能系统的约束数据；所述光伏电站出力的调度数据包括预测前一日的光伏出力、环境温度、光板温度和相对湿度，所述预测数据包括预测日的环境温度、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)接收电网的有功功率、光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储能系统的约束数据；(2)建立光伏预测模型，并对光伏出力进行预测；(3)使用机会约束的方法求解目标函数，得出储能系统的出力值；(4)控制储能系统的输出功率，抑制光伏阵列产生的波动。

【技术特征摘要】
1.一种储能抑制光伏电站快速功率变化的控制方法，其特征在于，所述方法包括如
下步骤：
(1)接收电网的有功功率、光伏电站出力的调度数据、预测模型的预测数据和储
能系统的约束数据；
(2)建立光伏预测模型，并对光伏出力进行预测；
(3)使用机会约束的方法求解目标函数，得出储能系统的出力值；
(4)控制储能系统的输出功率，抑制光伏阵列产生的波动。
2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述光伏电站
出力的调度数据包括预测前一日的光伏出力、环境温度、光板温度和相对湿度，所述预
测数据包括预测日的环境温度、光电板温度和相对湿度。
3.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述电网的有
功功率为光伏阵列和储能系统的输出功率之和，公式如下：
PG(k+1)＝PB(k)+PP(k)(1)
式中，PG(k+1)为k+1时刻的光储联合输出功率，PB(k)为k时刻的储能输出功率，
PP(k)为k时刻的原始光伏电站输出功率；
所述储能系统SOC的计算公式如下：
EB(k+1)＝EB(k)-ηΔTBPB(k)(2)
式中，EB(k+1)为k+1时刻的储能系统荷电状态，EB(k)为k时刻的储能系统荷电
状态，η为储能充放电效率系数，ΔTB为采样时间常数，其值为采样时间/60min。
4.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述约束数据
包括：储能系统的荷电状态和充放电功率的约束条件；
储能系统的荷电状态限制：
SOCmin≤EB(k+h|k)≤SOCmax，h＝1,2,…,H(3)
储能系统的充放电功率限制：
-PB,max≤PB(k+h|k)≤PB,max，h＝1,2,…,H(4)
SOCmin和SOCmax分别为储能系统的荷电状态的下限和上限，-PB,max和PB,max分别为储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建林，张德隆，田立亭，惠东，李春来，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11