一种平抑功率波动的源储协同控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种平抑功率波动的源储协同控制方法及系统，包括：对光伏发电功率进行预测，得到日前各个时刻的光伏输出功率的预测值；对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线；将电站实时运行数据与并网参考功率进行对比得到波动功率；在波动功率超出并网标准后，当采样时刻的正向并网波动功率越限超过设定值后光伏工作模式切换为限功率运行模式，工作至出力恢复正常，然后将光伏工作模式切换为最大功率点跟踪模式；当采样时刻的反向并网波动功率越限后光伏持续工作在最大功率点跟踪模式，储能以额定功率放电；基于上述确定的工作模式得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率，平抑后的功率作为电站最终的并网功率。电站最终的并网功率。电站最终的并网功率。

【技术实现步骤摘要】
一种平抑功率波动的源储协同控制方法及系统


[0001]本专利技术属于平抑光伏波动功率相关
，尤其涉及一种平抑功率波动的源储协同控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]以光伏、风电为代表的可再生能源凭借其可持续、碳排放少等一系列优点，近年来在配电网内的渗透率迅速提高，然而，光伏发电有较强的波动性和随机性且发电功率无法向上调节，传统的源随荷动的调节措施不再适用于光伏电站。电力负荷波动的可控性较强，负荷波动给电网带来的问题可通过传统的能量调度来解决，但是光伏发电的规律性更差且周期更短，高比例光伏接入配电网后，当光伏功率大幅衰减时会出现电能质量变差、电力供需不匹配等问题。若不针对光伏发电特性提出相应的控制策略，将影响到电力系统的安全稳定运行。
[0004]为了解决光伏因出力波动带来的一系列问题，目前最常见的是进行光伏发电功率预测并为光伏电站配备一定比例的储能设施。其中光伏功率预测技术根据预测时间尺度的不同，主要可分为长期预测、中期预测、短期预测和超短期预测。随着预测技术的不断发展，预测的准确率和分辨率不断提高，出现了分钟级甚至秒级的预测模型，这为制定系统调度计划和储能控制策略提供了有效参考。受限于当前的储能技术，即便是性能最佳的储能元件也无法同时满足电站运行对储能元件的能量密度、功率密度、循环寿命、投资成本等指标的要求。混合储能系统能够充分发挥不同储能元件的优势取长补短，从而提高元件的使用寿命。储能装置能够通过能量吞吐来平稳光伏出力，但其投资成本较高且循环寿命有限，需要重点对混合储能系统的能量管理与功率协调进行控制，以最小的调度成本平抑光伏波动功率。
[0005]现有技术中公开的相关技术方案公开号为CN114336703A，专利名称为：一种大规模风光储电站自动协同控制方法，分别计算了平抑风光波动的储能有功需求和跟踪计划曲线储能有功需求，将二者功率累加即可得到储能需提供的功率。
[0006]上述方案存在的问题是：仅考虑储能侧调节，在控制最后存在调节潜力不足的问题。另外，该方案进行功率分配的前提是控制对象处于稳定状态，当调节潜力不足时(即计算得到所需的储能功率高于储能额定功率)，将储能功率限制在额定功率，但并未考虑此时的功率缺额如何补偿，功率缺额是否会引起下一时刻出现频率越限问题，缺乏对全局稳定性的考虑。此外上述方案仅考虑了储能的控制效果，并未综合考虑储能装置的使用寿命和成本，缺乏对全局经济性的考虑。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种平抑功率波动的源储协同控制方
法，充分调动源侧和储能侧的调节潜力，使系统能够以更低的实际运行成本来更好地平滑功率曲线，改善并网电能质量，优化求解各时刻的出力保证了系统的经济运行。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]第一方面，公开了一种平抑功率波动的源储协同控制方法，包括：
[0010]对光伏发电功率进行预测，得到日前各个时刻的光伏输出功率的预测值；
[0011]对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线；
[0012]将电站实时运行数据与并网参考功率曲线中对应的参考功率进行对比得到波动功率；
[0013]在波动功率超出并网标准后，当采样时刻的正向并网波动功率超出混合储能系统的额定功率时工作模式切换为限功率运行模式，当采样时刻的反向并网波动率超出混合储能系统的额定功率时储能保持最大功率输出以最大限度减少功率缺额；
[0014]在确定工作模式之后，建立包含系统安全运行约束和考虑波动效果及经济性的目标函数的模型，求解得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率，平抑后的功率作为电站最终的并网功率。
[0015]作为进一步的技术方案，对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线，具体过程为：
[0016]基于电站历史数据、气象信息，构建基于人工智能算法的预测模型，用于预测未来一段时间内的光伏输出功率；
[0017]对预测得到的光伏输出功率进行离散傅里叶变换，筛选掉高频波动分量后进行反变换，得到更为平滑且保留了原始预测值的规律的功率曲线，将处理后的功率曲线作为日前的并网参考功率曲线。
[0018]作为进一步的技术方案，将电站实时运行数据与并网参考功率曲线中对应的参考功率进行对比得到波动功率，具体为：
[0019]对电站实际运行数据按照一定的采样间隔采样，采样值与对应时刻的并网参考功率之间的差值部分即为需处理的并网波动功率。
[0020]作为进一步的技术方案，得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率的方式为：
[0021]考虑功率波动带来的惩罚成本，以系统总的运行成本最低为优化目标，建立目标函数；
[0022]建立约束，至少包括功率平衡、荷电状态限制约束；
[0023]以各元件的出力为决策变量，求解目标函数得到各元件具体承担的波动功率值。
[0024]作为进一步的技术方案，平抑后的功率作为电站最终的并网功率，其中，求解目标函数时：
[0025]若储能元件承担的波动功率为正则进行充电操作，消纳多余的电力；
[0026]若波动功率为负，则储能元件进行放电操作，补偿功率缺额；
[0027]光伏实际出力经各储能元件平抑后的净功率为最终实际并网的功率。
[0028]作为进一步的技术方案，采用长短期记忆网络对光伏发电功率进行预测。
[0029]作为进一步的技术方案，得到波动功率后，混合储能元件是否投入工作的判断依据在于波动功率是否满足并网标准，若波动功率在并网标准允许的范围之内则可视为正常
波动，储能待机；当波动功率越过并网标准之后，储能开机，通过充放电调节来平抑波动功率。
[0030]第二方面，公开了一种平抑功率波动的源储协同控制系统，包括：
[0031]光伏输出功率预测模块，被配置为：对光伏发电功率进行预测，得到日前各个时刻的光伏输出功率的预测值；
[0032]并网参考功率曲线获得模块，被配置为：对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线；
[0033]工作模式确定模块，被配置为：将电站实时运行数据与并网参考功率进行对比得到波动功率；
[0034]在波动功率超出并网标准后，当采样时刻的正向并网波动功率超出混合储能系统的额定功率时工作模式切换为限功率运行模式，当采样时刻的反向并网波动率超出混合储能系统的额定功率时储能保持最大功率输出以最大限度减少功率缺额；
[0035]并网功率确定模块，被配置为：在确定工作模式之后，建立包含系统安全运行约束和考虑波动效果及经济性的目标函数的模型，求解得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率，平抑后的功率作为电站最终的并网功率。
[0036]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0037]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平抑功率波动的源储协同控制方法，其特征是，包括：对光伏发电功率进行预测，得到日前各个时刻的光伏输出功率的预测值；对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线；将电站实时运行数据与并网参考功率曲线中对应的参考功率进行对比得到波动功率；在波动功率超出并网标准后，当采样时刻的正向并网波动功率超出混合储能系统的额定功率时工作模式切换为限功率运行模式，当采样时刻的反向并网波动率超出混合储能系统的额定功率时储能保持最大功率输出以最大限度减少功率缺额；在确定工作模式之后，建立包含系统安全运行约束和考虑波动效果及经济性的目标函数的模型，求解得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率，平抑后的功率作为电站最终的并网功率。2.如权利要求1所述的一种平抑功率波动的源储协同控制方法，其特征是，对得到的预测结果进行处理并将得到的功率曲线作为并网参考功率曲线，具体过程为：基于电站历史数据、气象信息，构建基于人工智能算法的预测模型，用于预测未来一段时间内的光伏输出功率；对预测得到的光伏输出功率进行离散傅里叶变换，筛选掉高频波动分量后进行反变换，得到更为平滑且保留了原始预测值的规律的功率曲线，将处理后的功率曲线作为日前的并网参考功率曲线。3.如权利要求1所述的一种平抑功率波动的源储协同控制方法，其特征是，将电站实时运行数据与并网参考功率曲线中对应的参考功率进行对比得到波动功率，具体为：对电站实际运行数据按照一定的采样间隔采样，采样值与并网参考功率之间的差值部分即为需处理的并网波动功率。4.如权利要求1所述的一种平抑功率波动的源储协同控制方法，其特征是，得到各个时刻下各储能元件需平抑的波动功率的方式为：考虑功率波动带来的惩罚成本，以系统总的运行成本最低为优化目标，建立目标函数；建立约束，至少包括功率平衡、荷电状态限制约束；以各元件的出力为决策变量，求解目标函数得到各元件具体承担的波动功率值。5.如权利要求1所述的一种平抑功率波动的源储协同控制方法，其特征是，平抑后的功率作为电站最终的并网功率，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣以平，施宏图，孙亚忠，李国亮，张苏楠，赵滕，罗杰，付强，王涛，胡孟岩，刘佳，林美华，王洋，王闯，栾莉，刘彤，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司枣庄供电公司，
类型：发明
国别省市：