一种风-光-储系统的能量分配方法技术方案

本发明专利技术请求保护一种风

【技术实现步骤摘要】
一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法


[0001]本专利技术属于新能源综合利用
，是一种解决风
‑
光
‑
储系统中风电、太阳能发电的能量管理问题的能量分配的方法。

技术介绍

[0002]现代工业社会对能源的需求正在逐渐增加，随着传统能源的大量消耗，环境污染问题日益严重，传统能源不足成为人类可持续发展不得不面对并解决的一个问题。1980年以来，分布式发电技术(Distributed Generation，DG)以其经济、环保和灵活的优势而受到广泛关注。其中风力发电和太阳能发电技术是已被广泛研究、应用和开发的两类分布式发电技术。风力发电和太阳能发电作为一种清洁能源发电方式，具有改善能源结构、环保、经济效益等优点，在电力系统中的比重也在不断提高。
[0003]但风能和太阳能本身具有间歇性和波动性的特点，导致输出功率波动较大，对电网造成冲击，作为单一能源发电时存在不稳定问题，限制了风力发电技术和太阳能发电技术的应用。
[0004]为解决上述问题，近年来利用能源“互补”特性的“互补发电”技术，如风能
‑
太阳能互补发电技术，在特定能源领域存在不足的情况下，通过加强另外一种能源的发电输出；减弱或抵消间歇性对输出产生的影响，使总输出功率保持相对稳定。此外，结合储能技术，根据储能单元响应速度快的特点和平抑功率波动的特性，可以抑制能量波动对输出功率的影响，降低功率波动，提高电能质量。利用其削峰填谷特性可以结合负载当前的用电需求来储存和释放电能，提高系统并网发电的灵活性和稳定性。因此，风光互补储能系统越来越受到国内外的关注。
[0005]申请公开号CN114024342A，一种风光蓄能发电综合管理系统，包括光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、电能预处理系统、储能单元和系统运行监控中心；光伏发电系统利用太阳光能产生光电能；风力发电系统利用自然风产生风电能，同时产生风动能；抽水蓄能发电系统利用风动能进行抽水蓄能发电，产生水电能；电能预处理系统对光电能、风电能和水电能进行储能预处理；储能单元储存光电能、风电能和水电能，并向负载端和/或市政电网输送电能；系统运行监控中心监控光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、储能单元的运行情况。本申请将光伏发电、风力发电和抽水蓄能发电进行适应性的相互融合，共同作用，相互补充，实现了低成本高效的连续供电。
[0006]上述专利技术将光伏发电、风力发电和抽水蓄能发电进行适应性的相互融合,共同作用﹐相互补充,实现连续供电。在系统设计方面引入抽水蓄能来说较为复杂，而本专利技术仅仅利用太阳能发电和风能发电的约束条件，分配风电机组、太阳能组件的发电功率，进而抑制风光输出总功率中的长期波动，实现电网的稳定高效供电。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方
法。本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法，其包括以下步骤：
[0009]结合功率预测对机组功率调节能力进行评估，采用目标优化的方法，建立以控制启停机组最少、风电优先调节为多目标的目标优化模型，进行风电、太阳能发电的能量管理；
[0010]考虑约束条件，分配风电机组、太阳能组件的期望发电功率，通过风光储系统中风力发电、太阳能发电二者间的削峰填谷的方式抑制风光输出总功率中的长期波动。
[0011]进一步的，所述建立以控制启停机组最少、风电优先调节为多目标的目标优化模型，具体包括：风力发电机组集合W与太阳能组件集合PV中的任意发电组件copm，r
copm
＝1当且仅当组件copm经过控制后，启停状态发生变化，否则r
copm
＝0，则对于第一个最小化控制启停机组数目的优化目标可以表示为：
[0012][0013]对于第二个最大化风力发电调节功率的优化目标可以表示为：
[0014][0015]式中，Δp为风
‑
光
‑
储系统的功率偏差值，Δp
wtg
‑
i
表示第i台风力发电机组分配用于调节的功率。
[0016]进一步的，所述约束条件包括功率平衡约束、功率最大变化量约束、功率预测数据在内的相关约束。
[0017]进一步的，所述功率平衡约束具体包括：
[0018]对于并网的风光储系统，其发电的目的是为了跟踪电网下发的调度功率，风光储系统的功率平衡约束表示当前风光储系统调节的功率与电网调度功率以及风光储系统实际输出功率二者间的功率偏差值相等：
[0019]Δp
‑
Δp
sum
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0020][0021]Δp＝p
set
‑
p
o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0022]式中：Δp
pv
‑
j
表示第j台太阳能组件分配用于调节的功率；Δp
wtg
‑
i
表示第i台风力发电机组分配用于调节的功率；p
set
为风光储系统的设定功率；p
o
为风光储系统的输出功率。
[0023]进一步的，所述功率最大变化量约束具体包括：
[0024]对于风力发电机组而言，其前后设定值的变化必须限制在一定范围内：
[0025][0026]式中，为风力发电机组前后两个周期之间，期望功率设定值允许的最大变化量；
[0027]对于整个风
‑
光
‑
储系统，与系统相连的电网也要求在一定时间内整个系统的功率变化不能超过最大允许值，所以还需要限制风光输出总功率的变化量：
[0028][0029]式中：Δp
max
为风光储系统在T0时段内的最大功率变化量；T1为风光储系统的控制周期。
[0030]进一步的，所述发电能力的约束具体包括：
[0031]对于第i台并网发电的风力发电机组，当该机组功率降到0时，这反映了其最大的降功率能力；相反，当它增加到预期功率时，它反映了其最大功率增加的能力，记当前该机组的实际输出功率为p0，则：
[0032][0033]式中：为第i台风力发电机组的实际的并网输出功率；为预测得到的第i台风力发电机组的功率；
[0034]对于第j台并网发电的太阳能组件，由于采用MPPT方式进行发电，因此其功率属于不可控的变化(停机操作除外)，则：
[0035][0036]式中：为第j台太阳能组件的实际的并网输出功率；为预测得到的第j台太阳能组件的功率。
[0037]进一步的，目标优化的能量分配的建模及其求解具体包括：根据式(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法，其特征在于，包括以下步骤：结合功率预测对机组功率调节能力进行评估，采用目标优化的方法，建立以控制启停机组最少、风电优先调节为多目标的目标优化模型，进行风电、太阳能发电的能量管理；考虑约束条件，分配风电机组、太阳能组件的期望发电功率，通过风光储系统中风力发电、太阳能发电二者间的削峰填谷的方式进行功率分配，使其功率设定值与发电能力相匹配，减小功率差，抑制风光输出总功率中的长期波动。2.根据权利要求1所述的一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法，其特征在于，所述建立以控制启停机组最少、风电优先调节为多目标的目标优化模型，具体包括：风力发电机组集合W与太阳能组件集合PV中的任意发电组件copm，r
copm
＝1当且仅当组件copm经过控制后，启停状态发生变化，否则r
copm
＝0，则对于第一个最小化控制启停机组数目的优化目标可以表示为：对于第二个最大化风力发电调节功率的优化目标可以表示为：式中，Δp为风
‑
光
‑
储系统的功率偏差值，Δp
wtg
‑
i
表示第i台风力发电机组分配用于调节的功率。3.根据权利要求2所述的一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法，其特征在于，所述约束条件包括功率平衡约束、功率最大变化量约束、功率预测数据在内的相关约束。4.根据权利要求3所述的一种风
‑
光
‑
储系统的能量分配方法，其特征在于，所述功率平衡约束具体包括：对于并网的风光储系统，其发电的目的是为了跟踪电网下发的调度功率，风光储系统的功率平衡约束表示当前风光储系统调节的功率与电网调度功率以及风光储系统实际输出功率二者间的功率偏差值相等：Δp
‑
Δp
sum
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)Δp＝p
set
‑
p
o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中：Δp
pv
‑
j
表示第j台太阳能组...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宝苍，姚旭，苏本吉，杜凯，陈瑞芳，蒋文芹，熊广，李想，丁瑞豪，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：