一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，包括：根据风电场研究地区的风电特性与负荷需求之间的时序关系，确定风电场储能系统在一个调度周期内的充电区间段和放电区间段；在充电区间段，以平抑风电功率向上波动为目标，对储能系统进行充电或者不动作；在放电区间段，以平抑风电功率向下波动为目标，对储能系统进行放电或者不动作；结合储能系统的容量约束、充放电功率约束，对储能系统的充电功率或放电功率实时进行调整。本发明专利技术可以提高谷时段风电消纳能力，可以有效地减少储能系统的充放电次数，提高储能系统的经济寿命，同时具备对能量的时空平移能力，能促进谷时段风电消纳和减少弃风电量，有效提升了风储系统的市场竞争力。系统的市场竞争力。系统的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法


[0001]本专利技术涉及风储联合发电系统控制
，具体涉及一种计及谷时段风电消纳的储能系统平抑风电功率波动的控制方法。

技术介绍

[0002]当前，风力发电是加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系以及持续推进碳减排发展战略的重要组成之一，而风电功率的波动性和随机性给电网的安全稳定运行带来了巨大的冲击和影响。为保障整个电力系统的安全稳定运行，促进新能源与传统能源的发展，国家制定了风力发电运行管理相应的技术标准与行业规范。对风电功率预测误差、功率波动等方面做了相应的规定和考核标准。利用储能系统配合风电运行，是改善风力发电特性对并网影响的有效手段，促进大规模风电的并网消纳。
[0003]储能系统仅参与平抑风电功率波动为单一场景的控制，增加了储能系统的充放电次数，缩短了电池的使用寿命，同时不能有效解决负荷低谷时段风电消纳问题。以只考虑控制效果或电池寿命为单一的优化目标，难以在跟踪效果与储能使用寿命之间找到一个较好的平衡，从而影响风储系统整体的经济性与竞争力。风电具有明显的反调峰特性，以平抑风电功率波动为单一目标的控制策略，不能有效提高负荷低谷时段风电消纳以及减少弃风电量等问题，风电场储能运营主体效益不明显。

技术实现思路

[0004]为解决风储联合发电系统提高谷时段风电消纳的同时能跟踪风电曲线的技术问题，本专利技术提供了一种计及谷时段风电消纳的储能系统平抑风电功率波动控制方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，包括：根据风电场研究地区的风电特性与负荷需求之间的时序关系，确定风电场储能系统在一个调度周期内的充电区间段和放电区间段；在充电区间段，以平抑风电功率向上波动为目标，对储能系统进行充电或者不动作；在放电区间段，以平抑风电功率向下波动为目标，对储能系统进行放电或者不动作。
[0006]结合储能系统的容量约束、充放电功率约束，进一步对储能系统的充电功率或放电功率实时进行调整。
[0007]在放电区间段，将储能系统的实时荷电状态与荷电状态下限进行比较，若，则调整储能系统以放电功率下限作为当前时刻至结束时刻的放电功率进行放电；其中，表示放电区间段的结束时刻，为当
前时刻，为储能系统的额定容量；在充电区间段，将储能系统的实时荷电状态与荷电状态上限进行比较，若，则调整储能系统以充电功率上限作为当前时刻至结束时刻的充电功率进行充电；其中，表示充电区间段的结束时刻。
[0008]作为优选，若风电场向电网输电存在限电指令，则储能系统的充电功率为：
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（1）式中，为风电场在时刻的实际风电功率，为储能系统在时刻的充电功率，为自动发电控制在时刻限电指令所对应的限电功率；若风电场向电网输电不存在限电指令，则储能系统以平抑风电功率向上波动为目标进行充电或不动作，具体地：首先，计算储能系统在时刻平抑1个控制时间间隔内的风电功率向上波动要求的充电功率：
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（2）
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（3）
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（4）式中，和分别为风电场在时刻和时刻的风储联合出力；表示时刻的实际风电功率与时刻的风储联合出力的差值；表示允许1个控制时间间隔内功率波动的最大限值，为储能系统平抑1个控制时间间隔内的风电功率向上波动的充电功率；然后，计算储能系统在时刻平抑个控制时间间隔内的风电功率向上波动要求的充电功率：
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（5）
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（6）
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（7）式中，表示时刻之前的个控制时间间隔内风储联合出力的最小值；
表示时刻之前的个控制时间间隔内的功率向上波动最小值的功率大小；表示允许个控制时间间隔内的功率向上波动的最大限值；最后，选择和中的较大值作为储能系统在当前时刻的充电功率，以同时平抑1个和个控制时间间隔内的风电功率向上波动：
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（8）。
[0009]作为优选，在放电区间段，储能系统以平抑风电功率向下波动为目标进行放电或者不动作，具体地：首先，计算储能系统在时刻平抑1个控制时间间隔内的风电功率向下波动要求的放电功率：
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（9）然后，计算储能系统在时刻平抑个控制时间间隔内的风电功率向下波动要求的放电功率：
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（10）
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（11）
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（12）式中，表示时刻之前的个控制时间间隔内风储联合出力的最大值；表示时刻之前的个控制时间间隔内的功率向下波动最大值的功率大小；最后，选择和中的较小值作为储能系统在当前时刻的放电功率，以同时平抑1个和个控制时间间隔内的风电功率向下波动：
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（13）。
[0010]作为优选，每个控制时间间隔为1分钟，n取值为10。
[0011]作为优选，储能系统的实时荷电状态的计算公式为：
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（14）式中，为储能系统的充电效率，为储能系统的放电效率，时表示充电功率，时表示放电功率；且任意时刻的荷电状态和充放电功率满足以下不等式约束：
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（15）
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（16）
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（17）其中，式（15）为荷电状态约束，式（16）为充电功率约束，式（17）为放电功率约束，为控制时间间隔，表示储能系统的充电功率上限，为储能放电功率下限。
[0012]作为优选，，。
[0013]有益效果制约风电消纳的一个重要原因是风电的反调峰特性，而其本质是电网向下调峰的瓶颈出现在负荷低谷期，而在负荷高峰时段则拥有充足的负备用容量来吸收风电功率。采用储能系统将负荷高峰期电网的部分负备用容量转移到低谷期，可改善系统负备用不足的现状来松弛电网调峰瓶颈以及由此造成的弃风问题。将储能系统划分为固定的充电和放电时段，在负荷低谷期进行充电，高峰期进行放电，促进谷时段风电消纳和减少弃风。同时，在充电区间以平抑风电功率向上波动为目标存储电量，在放电区间以平抑风电功率向下波动为目标释放电量，以此来平抑风电功率波动。
[0014]因此，本专利技术在平抑一定风电功率的情况下，减少了储能系统的充放电次数和电池电能的充放电深度，提高储能使用寿命。同时也具有较好的平移谷时段电量和减少弃风电量的能力。能更好的协调控制效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能系统平抑风电功率波动的控制方法，其特征在于，包括：根据风电场研究地区的风电特性与负荷需求之间的时序关系，确定风电场储能系统在一个调度周期内的充电区间段和放电区间段；在充电区间段，以平抑风电功率向上波动为目标，对储能系统进行充电或者不动作；在放电区间段，以平抑风电功率向下波动为目标，对储能系统进行放电或者不动作；结合储能系统的容量约束、充放电功率约束，进一步对储能系统的充电功率或放电功率实时进行调整；在放电区间段，将储能系统的实时荷电状态与荷电状态下限进行比较，若，则调整储能系统以放电功率下限作为当前时刻至结束时刻的放电功率进行放电；其中，表示放电区间段的结束时刻，为当前时刻， 为储能系统的额定容量；在充电区间段，将储能系统的实时荷电状态与荷电状态上限进行比较，若，则调整储能系统以充电功率上限作为当前时刻至结束时刻的充电功率进行充电；其中，表示充电区间段的结束时刻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在充电区间段，若风电场向电网输电存在限电指令，则储能系统的充电功率为：
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（1）式中，为风电场在时刻的实际风电功率，为储能系统在时刻的充电功率，为自动发电控制在时刻限电指令所对应的限电功率；若风电场向电网输电不存在限电指令，则储能系统以平抑风电功率向上波动为目标进行充电或不动作，具体地：首先，计算储能系统在时刻平抑1个控制时间间隔内的风电功率向上波动要求的充电功率：
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（2）
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（3）
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（4）式中，和分别为风电场在时刻和时刻的风储联合出力；表示时刻的实际风电功率与时刻的风储联合出力的差值；表示允许1个控制时间间隔内功率波动的最大限值，为储能系统平抑1个控制时间间隔内的风电功率向上波动的充电功率；
然后，计算储能系统在时刻平抑个控制时间间隔内的风电功率向上波动要求的充电功率：
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗隆福，杨京渝，欧阳志国，马芳，
申请(专利权)人：湖南华大电工高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：