一种随机性电源场优化控制方法和装置制造方法及图纸

一种随机性电源场优化控制方法和装置，随机性电源场包括至少一个随机性电源发电系统和储能系统，包括：采用最大出力控制模式和/或功率增率控制模式对随机性电源场进行有功功率控制；对随机性电源场输出电压进行无功优化控制，无功优化控制包括一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整，一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整调压层级之间双向通信；依据储能系统与随机性电源场配合的工作模式，对随机性电源场的出力进行平滑控制。本发明专利技术从系统内随机性电源的有功功率调度控制、无功优化控制、平滑出力控制三个方面实现了对随机性电源高效安全运行的管理，为配电网中随机性电源的提供更加经济的规划。源的提供更加经济的规划。源的提供更加经济的规划。

【技术实现步骤摘要】
一种随机性电源场优化控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及能源
，具体涉及一种随机性电源场优化控制方法和装置。

技术介绍

[0002]传统配电网是单电源供电的弱环状网络，其运行管理控制局限于网络重构和无功电压优化控制。随着新能源发电技术的发展，能源政策和电力市场的进一步开放，大规模、高渗透率的随机性电源在配电网接入成为必然。
[0003]配电网要满足对分布式可再生能源发电的高度兼容性，以及拓扑和需求侧增加的控制维度，这些势必会对配电网电能质量、稳定性和无功电压控制等方面造成严重的影响。

技术实现思路

[0004]（一）专利技术目的本专利技术的目的是提供一种能提高配电网稳定性、提升随机性电源渗透率的随机性电源优化控制方法、设备和存储介质。
[0005]（二）技术方案为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种随机性电源场优化控制方法，所述随机性电源场包括至少一个随机性电源发电系统和储能系统，其特征在于，包括：采用最大出力控制模式和/或功率增率控制模式对所述随机性电源场进行有功功率控制；对所述随机性电源场输出电压进行无功优化控制，所述无功优化控制包括一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整，所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整的调压层级之间双向通信；所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整通过逆变器实现，所述逆变器包括自同步电压源型功率单元和常规功率单元，所述自同步电压源型功率单元具备虚拟同步特性，所述自同步电压源型功率单元参与所述二次电压调整和三次电压调整；依据所述储能系统与随机性电源场配合的工作模式，对所述随机性电源场的出力进行平滑控制。
[0006]优选地，所述一次电压调整通过逆变器下垂特性实现，包括：当不考虑线路阻抗的逆变器间无功功率分配时，m台并联逆变器满足：n1s
B1
=n2s
B2
=
…
=n
m
s
Bm
其中，n
i
是第i台逆变器电压调节特性的斜率，S
Bi
是第i台逆变器的额定容量，i=1,2，
……
，m；当考虑线路阻抗时逆变器间无功功率分配时，添加虚拟电抗，完成分配。
[0007]优选地，所述二次电压调整包括将第j台自同步电压源型功率发电单元的调度无功功率调整为，其中，表示第j台自同步电压源型功率发电单元的调度无功功率，为第j台
逆变器的计划调度无功功率，为系统计划外无功功率，为第j台逆变器的参与因子；所述三次电压调整包括根据负荷和/或能源预测、机组组合、发电计划、交换计划和运行模式信息，计算各逆变器的计划无功功率。
[0008]优选地，所述平滑控制包括：获取随机性电源发电系统的输出功率；分析用于衡量所述随机性电源发电系统的输出功率波动程度的指标，获取所述输出功率的最大波动率；设定所述储能系统运行约束；对所述输出功率进行离散傅里叶变换与逆变换，得到频域信号；确定所述频域信号中满足给定功率波动约束的高频频段，获得储能系统平滑后的系统联合目标功率输出；对所述系统联合目标功率输出和储能系统的输出功率进行修正，确定所述储能系统的额定功率；根据所述储能系统的额定功率和所述储能系统运行约束，确定所述储能系统额定容量；根据已获得的储能系统额定容量，确定储能系统初始荷电状态。
[0009]优选地，所述储能系统运行约束包括：荷电状态约束和所述储能系统连续运行约束；所述荷电状态约束包括设定放电深度约束；所述储能系统连续运行约束包括储能系统在预定周期内充电电量与放电电量相等。
[0010]优选地，所述平滑控制包括：对随机预测误差概率分布特性分析，获得所述随机性电源发电系统联合出力预测误差；确定所述储能系统功率与容量；采用所述储能系统补偿所述预测误差。
[0011]优选地，采用如下公式计算联合出力预测误差：其中Z表示联合出力预测误差，N表示正态分布，si表示第i台s类型的发电系统，wj表示第j台w类型的发电系统，其中i=1,2，
……
，m；j=1,2，
……
，n，表示为第i台s型发电系统的方差，表示第j台w类型的发电系统的方差。
[0012]优选地，确定所述储能系统功率与容量包括：采用区间估计的方法对储能系统的输出功率进行预测，确定在一定置信水平下满足充放电功率需求的储能系统的额定功率；根据区间估计的特性，通过随机抽样获得的样本其均值对总体期望值的估计具有无偏性，结合标准正态分布的特点，得到：
其中，W为随机抽样获得的容量为M的储能输出功率样本，W表示为，表示储能系统的标准差，α为显著性水平，1
‑
α为置信水平，z
α/2
与z1‑
α/2
分别为对应于α/2和1
‑
α/2置信度的分位点,由于标准正态分布以纵轴为基准成轴对称，故z
α/2
=
‑
(z1‑
α/2
)，获得置信水平为1
‑
α时的W的置信区间为：确定储能系统额定功率为：式中P
ESN
为储能系统的额定功率，z1‑
α/2
为标准正态分布的分位点，z1‑
α/2
=Φ
‑
1(1
‑
α/2)；确认储能系统的容量为：其中，P
ES
表示储能系统输出功率，dt表示时间轴上的时间点，t
start
为储能容量计算的起始时间，t
end
为储能容量计算的终止时间；t
end
‑
t
start
为储能系统的一个工作周期。
[0013]优选地，一种随机性电源场优化控制装置，所述随机性电源场包括至少一个随机性电源发电系统和储能系统，包括：有功功率控制模块，采用最大出力控制模式和/或功率增率控制模式对所述随机性电源场进行有功功率控制；无功优化控制模块，对所述随机性电源场输出电压进行无功优化控制，所述无功优化控制包括一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整，所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整调压层级之间双向通信；所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整通过逆变器实现，所述逆变器包括自同步电压源型功率单元和常规功率单元，所述自同步电压源型功率单元具备虚拟同步特性，所述自同步电压源型功率单元参与所述二次电压调整和三次电压调整；出力平滑控制模块，依据所述储能系统与随机性电源场配合的工作模式，对所述随机性电源场的出力进行平滑控制。
[0014]（三）有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术提出了基于时间
‑
空间
‑
目标三维一体的随机性电源运维策略，从系统内随机性电源的有功功率调度控制、无功优化控制、平滑出力控制三个方面实现了对随机性电源高效安全运行的管理，为配电网中随机性电源的提供更加经济的规划。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机性电源场优化控制方法，所述随机性电源场包括至少一个随机性电源发电系统和储能系统，其特征在于，包括：采用最大出力控制模式和/或功率增率控制模式对所述随机性电源场进行有功功率控制；对所述随机性电源场输出电压进行无功优化控制，所述无功优化控制包括一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整，所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整的调压层级之间双向通信；所述一次电压调整、二次电压调整和三次电压调整通过逆变器实现，所述逆变器包括自同步电压源型功率单元和常规功率单元，所述自同步电压源型功率单元具备虚拟同步特性，所述自同步电压源型功率单元参与所述二次电压调整和三次电压调整；依据所述储能系统与随机性电源场配合的工作模式，对所述随机性电源场的出力进行平滑控制。2.根据权利要求1所述的随机性电源场优化控制方法，其特征在于，所述一次电压调整通过逆变器下垂特性实现，包括：当不考虑线路阻抗的逆变器间无功功率分配时，m台并联逆变器满足：n1s
B1
=n2s
B2
=
…
=n
m
s
Bm
其中，n
i
是第i台逆变器电压调节特性的斜率，S
Bi
是第i台逆变器的额定容量，i=1,2，
……
，m；当考虑线路阻抗时逆变器间无功功率分配时，添加虚拟电抗，完成分配。3.根据权利要求1所述的随机性电源场优化控制方法，其特征在于：所述二次电压调整包括将第j台自同步电压源型功率发电单元的调度无功功率调整为，其中，表示第j台自同步电压源型功率发电单元的调度无功功率，为第j台逆变器的计划调度无功功率，为系统计划外无功功率，为第j台逆变器的参与因子；所述三次电压调整包括根据负荷和/或能源预测、机组组合、发电计划、交换计划和运行模式信息，计算各逆变器的计划无功功率。4.根据权利要求1所述的随机性电源场优化控制方法，其特征在于，所述平滑控制包括：获取随机性电源发电系统的输出功率；分析用于衡量所述随机性电源发电系统的输出功率波动程度的指标，获取所述输出功率的最大波动率；设定所述储能系统运行约束；对所述输出功率进行离散傅里叶变换与逆变换，得到频域信号；确定所述频域信号中满足给定功率波动约束的高频频段，获得储能系统平滑后的系统联合目标功率输出；对所述系统联合目标功率输出和储能系统的输出功率进行修正，确定所述储能系统的额定功率；根据所述储能系统的额定功率和所述储能系统运行约束，确定所述储能系统额定容
量；根据已获得的储能系统额定容量，确定储能系统初始荷电状态。5.根据权利要求4所述的随机性电源场优化控制方法，其特征在于，所述储能系统运行约束包括：荷电状态约束和所述储能系统连续运行约束；所述荷电状态约束包括设定放电深度约束；所述储能系统连续运行约束包括储能系统在预定周期内充电电量与放电电量相等。6.根据权利要求1所述的随机性电源场优化控制方法，其特征在于，所述平滑控制包括：对随机预测误差概率分布特性分析，获得所述随机性电源发电系统联合出力...

【专利技术属性】
技术研发人员：章超，李珂，汤维贵，王勇强，戴剑锋，卜晓坤，王存，古含，赵伟然，张大龙，张子琪，张玮灵，葛昂，
申请(专利权)人：电力规划总院有限公司，
类型：发明
国别省市：