一种基于理想点法的风光联合发电系统有功协调控制方法技术方案

本发明专利技术属于新能源并网技术控制领域，具体涉及一种基于理想点法的风光联合发电系统有功协调控制方法，应用于风光联合发电系统并网运行。包括将理想点法应用于协调控制器的设计中，以风光联合发电系统的并网效益和功率波动为指标建立了待优化的目标函数，将多目标优化结果用于风力发电子系统和光伏发电子系统的给定，并将两个子系统分别采用功率闭环控制，实现风光联合发电系统的协调控制。一种基于理想点法的风光联合发电系统有功协调控制方法解决了由于风能和太阳能受自然条件影响较大，风能的间歇性和太阳能的不稳定性会导致风光联合发电系统输出功率的不稳定的问题。联合发电系统输出功率的不稳定的问题。联合发电系统输出功率的不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于理想点法的风光联合发电系统有功协调控制方法


[0001]本专利技术属于新能源并网技术控制领域，具体涉及一种基于理想点法的风光联合发电系统有功协调控制方法，应用于风光联合发电系统并网运行。

技术介绍

[0002]风能和太阳能都受到自然条件的影响和限制，具有局限性。单一的太阳能发电，系统造价、发电成本较高，而且由于其周期性和时变性，其接入电网会给电网可靠、稳定运行带来影响；单一的风力发电，系统易受环境影响，风的随机性强导致系统发电不稳定，供电可靠性不高。而风能和太阳能在白天和夜晚有很强的互补性，白天太阳辐射很强，风比较小，晚上光照强度比较弱，但风能却随着地表温差的变化大而变强。这种互补性使风光互补发电在资源的利用上能够良好匹配。
[0003]风光互补联合发电系统，就是采用太阳能和风力这两种受自然条件限制的能源，在能量上互相补充，由风电机组和太阳能光伏阵列组成互补的联合发电系统，共同发电并网，以及为负载提供电能。我国的风能和太阳能资源十分丰富，风光互补联合发电产业具有良好的资源基础，但由于风能和太阳能受自然条件影响较大，风能的间歇性和太阳能的不稳定性会导致风光联合发电系统输出功率的不稳定，所以对于系统中风力发电子系统和光伏发电子系统的能量协调控制策略的研究具有十分重要的意义，并且考虑到参与电力系统频率响应，必须实时保持一定的有功备用能力。
[0004]基于此，提出一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法，以解决现有技术中风能的间歇性和太阳能的不稳定性会导致风光联合发电系统输出功率不稳定的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法，将理想点法应用于协调控制器的设计中，以风光联合发电系统的并网效益和功率波动为指标建立了待优化的目标函数，将多目标优化结果用于风力发电子系统和光伏发电子系统的给定，并将两个子系统分别采用功率闭环控制，实现风光联合发电系统的协调控制。
[0008]一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法包括，
[0009]a.将电网调度命令发送的功率作为风光联合发电系统功率的给定，检测当前天气条件下的风速、光照强度和温度等数据，并根据当前的风速、光照强度和温度计算风力发电子系统和光伏发电子系统的最大功率；
[0010]b.检测两个子系统的实际输出功率，并将实际功率值反馈至功率协调控制器中，根据系统并网效益和输出功率平滑性构建目标函数，采用理想点法求解目标函数，将求得的解作为子系统功率的给定，两个子系统均为功率闭环控制；
[0011]c.继续根据检测当前的风速、光照强度和温度并计算各子系统的最大功率，将子系统实际输出功率反馈到功率协调控制器，功率协调控制器进一步对两个子系统的发电功率进行优化协调，通过上级与下级之间不断进行信息交换，最终使系统的运行状态达到理想目标，实现风光联合发电系统的协调控制。
[0012]进一步地，所述理想点的求解方法为，分别求出VMP(Vector Mathematical Programming，向量数学规划)中各个目标函数的极小值，构成理想点，然后通过使VMP的向量目标函数尽量接近理想点来获得最优解。
[0013]进一步地，所述理想点法的求解步骤包括，
[0014]S1.求理想点，原VMP问题的m个目标函数的数值极小化问题为：
[0015][0016]由此得理想点
[0017]S2.检验理想点,步骤S1中如果x1＝x2＝
…
＝x
m
，则理点是绝对最优点，VMP绝对最优解为x
*
＝x
i
(i＝1,
…
,m)，如果x1,
…
,x
m
不全相同，则理想点不是绝对最优点；
[0018]S3.极小化距离模，选取恰当的模，求解数值极小化问题，得到最优解～x并输出。
[0019]进一步地，对VMP的m个目标函数f
i
(x)(i＝1,
…
,m)分别极小化，得到各自的最优解，即：
[0020][0021]进一步地，所述步骤S2中，检验理想点的方法为，如果式2中每个x
ii
(i＝1,
…
,m)均相等，记x
*
＝x
i
(i＝1,
…
,m)，显然，此时x
*
为原VMP的绝对最优解；
[0022]每个x
ii
(i＝1,
…
,m)不完全相等，此时记作：
[0023]f
i
(x
*
)＝f
i
(x
i
)(i＝1,
…
,m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0024]由于每个极小值f
i*
分别对应目标f
i
的最优值，故把由它们组成的目标空间R
m
中的点叫做VMP的理想点。
[0025]进一步地，所述步骤S3中极小化距离模的方法为，在目标空间R
m
中引入某个模||g||，并定在这个模的意义下目标f与理想点f
*
之间的距离为：
[0026]u(f)＝||f
‑
f
*
||
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]式(4)为评价函数，把原VMP问题归结为求解如下数值极小化问题，即：
[0028][0029]由此得到的模型式(4)的最优解就是VMP在可行域x内目标与理想点也就是f
*
之间的距离尽可能小的解，该方法是基于使所考虑的目标尽可能接近问题的理想点，称为理想点法。
[0030]进一步地，选取模||g||时，应使u(f)＝||f
‑
f
*
||关于f是增函数，则由式(5)所求得的解必为原VMP问题的有效解或弱有效解。
[0031]优选地，所述评价函数包括
[0032](1)距离模评价函数
[0033][0034](2)线性加权距离模评价函数
[0035][0036](3)带权p-模评价函数
[0037][0038](4)带权极大模评价函数
[0039][0040]其中，当采用距离模评价函数时，想点法称为最短距离法，当采用带权p
‑
模评价函数时，则称为p
‑
模理想点法。
[0041]优选地，所述风光联合发电系统采用不配备储能系统的结构。
[0042]进一步地，所述基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法中，将所处的天气条件分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法，其特征在于：将理想点法应用于协调控制器的设计中，以风光联合发电系统的并网效益和功率波动为指标建立了待优化的目标函数，将多目标优化结果用于风力发电子系统和光伏发电子系统的给定，并将两个子系统分别采用功率闭环控制，实现风光联合发电系统的协调控制。2.根据权利要求1所述的一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将电网调度命令发送的功率作为风光联合发电系统功率的给定，检测当前天气条件下的风速、光照强度和温度等数据，并根据当前的风速、光照强度和温度计算风力发电子系统和光伏发电子系统的最大功率；b.检测两个子系统的实际输出功率，并将实际功率值反馈至功率协调控制器中，根据系统并网效益和输出功率平滑性构建目标函数，采用理想点法求解目标函数，将求得的解作为子系统功率的给定，两个子系统均为功率闭环控制；c.继续根据检测当前的风速、光照强度和温度并计算各子系统的最大功率，将子系统实际输出功率反馈到功率协调控制器，功率协调控制器进一步对两个子系统的发电功率进行优化协调，通过上级与下级之间不断进行信息交换，最终使系统的运行状态达到理想目标，实现风光联合发电系统的协调控制；其中，所述理想点的求解方法为，分别求出VMP(Vector Mathematical Programming，向量数学规划)中各个目标函数的极小值，构成理想点，然后通过使VMP的向量目标函数尽量接近理想点来获得最优解；所述理想点法的求解步骤包括，S1.求理想点，原VMP问题的m个目标函数的数值极小化问题为：由此得理想点S2.检验理想点,步骤S1中如果x1＝x2＝
…
＝x
m
，则理点是绝对最优点，VMP绝对最优解为x
*
＝x
i
(i＝1,
…
,m)，如果x1,
…
,x
m
不全相同，则理想点不是绝对最优点；S3.极小化距离模，选取恰当的模，求解数值极小化问题，得到最优解并输出；其中，对VMP的m个目标函数f
i
(x)(i＝1,
…
,m)分别极小化，得到各自的最优解，即：3.根据权利要求2所述的一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，检验理想点的方法为，如果式2中每个x
ii
(i＝1,
…
,m)均相等，记x
*
＝x
i
(i＝1,
…
,m)，显然，此时x
*
为原VMP的绝对最优解；每个x
ii
(i＝1,
…
,m)不完全相等，此时记作：f
i
(x
*
)＝f
i
(x
i
) (i＝1,
…
,m)
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(3)由于每个极小值f
i*
分别对应目标f
i
的最优值，故把由它们组成的目标空间R
m
中的点叫做VMP的理想点。4.根据权利要求2所述的一种基于理想点法的风光联合发电系统的有功协调控制方
法，其特征在于，所述步骤S3中极小化距离模的方法为，在目标空间R
m
中引入某个模||g||，并定在这个模的意义下目标f与理想点f
*
之间的距离为：u(f)＝||f
‑
f
*
||
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(4)式(4)为评价函数，把原VMP问题归结为求解如下数值极小化问题，即：由此得到的模型式(4)的最优解就是VMP在可行域x内目标与理想点也就是f
*
之间的距离尽可能小的解，该方法是基于使所考虑的目标尽可能接近问题的理想点，称为理想点法；选取模||g||时，应使u(f)＝||...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珍珍，吕清泉，沈渭程，高鹏飞，张健美，张睿骁，张彦琪，周强，赵龙，王定美，张金平，李津，刘丽娟，郑翔宇，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：