计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法及装置，属于风电场运行与控制领域，包括：基于当前时刻风电场常规机组出力、储能型机组出力及其储能荷电状态，综合考虑风电预测误差与风电场波动平抑，建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型；求解该优化问题，获得未来一段时间的储能型机组中的储能装置充放电功率指令序列，并将第一个指令作用于储能型机组；滚动至下一时刻并重复上述步骤，不断求解该优化问题并将控制指令应用于储能型机组。本发明专利技术减小了分布式储能混合型风电场的风电预测的不确定性与风电场的功率波动，大大提高了风资源利用效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法及装置


[0001]本专利技术属于风电场运行与控制
，更具体地，涉及一种计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法及装置。

技术介绍

[0002]减少化石能源发电比例是电力系统亟需解决的一项难题，风电作为一种丰富、清洁、分布广泛的可再生能源，可以替代传统化石能源。然而，由于风电功率具有波动性与不确定性，导致其并入电网不但会降低电网的消纳能力，还会对电网的安全稳定运行造成影响。为减少调度侧压力，提升电网新能源消纳能力，如何提高风电场功率预测的准确性与平抑风电场并网功率波动是目前电网运行与控制中亟需解决的难题。
[0003]现有预测方法难以精确刻画风电功率与气象数据间的映射关系，其预测结果会不可避免的存在误差。为减少风电功率预测误差，可以控制风电场配备的储能系统对预测误差进行补偿，抵消风电出力不确定性带来的负面影响；此外，还可以利用储能装置吸收超出并网运行允许的波动范围的功率，以减少风电场功率的波动性。但现有储能控制策略，大多只针对预测误差补偿或者波动平抑中的一个目标进行控制，未能同时考虑这两个目标；另外，现有技术只针对配备集中式储能的风电场，或者为全部由分布式储能型风电机组组成的风电场进行功率控制，缺乏一种针对由储能型机组与常规机组组成的混合型风电场的出力控制方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于储能型风电机组和传统风电机组分布式储能的混合型风电场的有功出力优化控制方法及装置，以解决部分机组为储能型风电机组的风电场难以对分布式储能进行协调控制的技术问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法，包括：基于当前时刻风电场常规机组出力、储能型机组出力与各自的储能荷电状态，综合考虑风电预测误差与风电场波动平抑，建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型；求解储能型机组功率控制优化模型，获得未来一段时间的储能型机组中的储能装置充放电功率指令序列，并将第一个指令指示的功率作用于储能型机组，控制储能型机组中的储能装置在当前时刻以第一个指令指示的功率吸收或释放风电功率；滚动至下一时刻，不断求解储能型机组功率控制优化模型并将控制指令应用于储能型机组。
[0006]在一些可选的实施方案中，所述建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型，包括：自k时刻到未来k+T时刻内，由第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率与第m
台储能型机组的原始风电输出功率建立储能型机组功率平衡方程；基于当前时刻k的第m台储能型机组SOC、充放电功率、储能型机组控制周期与容量建立储能型机组SOC变化方程；由储能型机组功率平衡方程与常规机组功率相加得到风电场母线处的并网总功率；基于风电场母线处的并网总功率及风电场并网日前预测功率计算当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差；由当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差造成的预测误差罚款与储能型机组中储能装置充放电功率造成的折旧成本，构成储能型机组功率控制优化模型的目标函数；在约束条件中引入风电场并网处功率波动约束、储能型机组中储能装置的充放电约束与储能型机组SOC约束。
[0007]在一些可选的实施方案中，由建立储能型机组功率平衡方程，其中，表示自k时刻到未来k+T时刻内，第m台储能型机组功率，表示第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率，表示第m台储能型机组的原始风电输出功率，M表示储能型机组的数量，T表示时刻。
[0008]在一些可选的实施方案中，由建立储能型机组SOC变化方程，其中，表示当前时刻k的第m台储能型机组SOC，表示充放电功率，表示储能型机组控制周期，表示容量，M表示储能型机组的数量，T表示时刻。
[0009]在一些可选的实施方案中，由得到风电场母线处的并网总功率，其中，表示风电场母线处的并网总功率，表示储能型风电机组功率，表示常规机组功率，M表示储能型机组的数量，N表示常规机组的数量。
[0010]在一些可选的实施方案中，由得到当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差，表示风电场并网日前预测功率，表示风电场母线处的并网总功率。
[0011]在一些可选的实施方案中，由得到储能型机组功率控制优化模型的目标函数，其中，表示储能装置折旧成本系数，表示并网偏差罚款系数，表示目标函数，表示第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率，表示当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差。
[0012]在一些可选的实施方案中，风电场并网处功率波动约束为：，储能型机组中储能装置的充放电约束
为：，储能型机组SOC约束为：，其中，表示风电场母线处的并网总功率，表示并网处允许的最大功率波动，表示第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率，表示储能型机组中的储能装置额定功率，与分别表示储能型机组荷电状态SOC的上限和下限。
[0013]在一些可选的实施方案中，所述求解储能型机组功率控制优化模型，获得未来一段时间的储能型机组中的储能装置充放电功率指令序列，并将第一个指令指示的功率作用于储能型机组，控制储能型机组中的储能装置在当前时刻以第一个指令指示的功率吸收或释放风电功率，包括：基于当前时刻下风电场储能型机组SOC，求解储能型机组功率控制优化模型，得到储能型机组中储能装置的充放电功率，，并将第一个指令指示的功率作用于储能型机组，控制储能型机组m中的储能装置在k时刻以功率吸收或释放风电功率，并得到风电场母线处并网总功率与母线处预测功率的误差，基于目标函数对进行优化，使得在k时刻的母线处预测功率的误差变小，其中，在k时刻机组m的功率为：，风电场母线处并网总功率为，母线处预测功率的误差为。
[0014]按照本专利技术的另一方面，提供了一种计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制装置，包括：优化模型构建模块，用于基于当前时刻风电场常规机组出力、储能型机组出力与各自的储能荷电状态，综合考虑风电预测误差与风电场波动平抑，建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型；优化问题求解模块，用于求解储能型机组功率控制优化模型，获得未来一段时间的储能型机组中的储能装置充放电功率指令序列，并将第一个指令指示的功率作用于储能型机组，控制储能型机组中的储能装置在当前时刻以第一个指令指示的功率吸收或释放风电功率；循环执行模块，用于滚动至下一时刻，不断求解储能型机组功率控制优化模型并将控制指令应用于储能型机组。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：在风电功率预测中，预测结果会不可避免的存在误差，并且实际的风电场输出功率存在较大波动，会对电网安全稳定运行与电网的新能源消纳造成将大影响。本专利技术在兼顾风电预测误差补偿与风电波动平抑的同时，还充分考虑了实际的分布式储能风电场部分机组未配备储能装置的情况，提出了分布式储能的混合型风电场出力控制方法，大大提高了这一类型风电场的风资源利用效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的一种方法的流程示意图；图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及功率预测误差的风电场有功出力优化控制方法，其特征在于，包括：基于当前时刻风电场常规机组出力、储能型机组出力与各自的储能荷电状态，综合考虑风电预测误差与风电场波动平抑，建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型；求解储能型机组功率控制优化模型，获得未来一段时间的储能型机组中的储能装置充放电功率指令序列，并将第一个指令指示的功率作用于储能型机组，控制储能型机组中的储能装置在当前时刻以第一个指令指示的功率吸收或释放风电功率；滚动至下一时刻，不断求解储能型机组功率控制优化模型并将控制指令应用于储能型机组。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立未来一段时间内的储能型机组功率控制优化模型，包括：自k时刻到未来k+T时刻内，由第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率与第m台储能型机组的原始风电输出功率建立储能型机组功率平衡方程；基于当前时刻k的第m台储能型机组SOC、充放电功率、储能型机组控制周期与容量建立储能型机组SOC变化方程；由储能型机组功率平衡方程与常规机组功率相加得到风电场母线处的并网总功率；基于风电场母线处的并网总功率及风电场并网日前预测功率计算当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差；由当前时刻k风电场母线处预测功率的偏差造成的预测误差罚款与储能型机组中储能装置充放电功率造成的折旧成本，构成储能型机组功率控制优化模型的目标函数；在约束条件中引入风电场并网处功率波动约束、储能型机组中储能装置的充放电约束与储能型机组SOC约束。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由建立储能型机组功率平衡方程，其中，表示自k时刻到未来k+T时刻内，第m台储能型机组功率，表示第m台储能型机组配备的储能装置充放电功率，表示第m台储能型机组的原始风电输出功率，M表示储能型机组的数量，T表示时刻。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由 建立储能型机组SOC变化方程，其中，表示当前时刻k的第m台储能型机组SOC，表示充放电功率，表示储能型机组控制周期，表示容量，M表示储能型机组的数量，T表示时刻。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由得到风电场母线处的并网总功率，其中，表示风电场母线处的并网总功率，表示储能型风电机组功率，表示常规机组功率，M表示储能型机组的数量，N表示常规机组的数量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳武，朱利鹏，沈非凡，姚英平，潘诚成，黄忠初，胡宇晗，习兰云，刘畅，何立夫，张宸，
申请(专利权)人：武汉中元华电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：