專利名稱：用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)風(fēng)電“部分削峰填谷”的控制方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電輸出功率具有間歇波動(dòng)性，規(guī)?；L(fēng)電并網(wǎng)將給電網(wǎng)帶來(lái)不利影響。針對(duì)這一問(wèn)題，已出臺(tái)的風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)管理暫行辦法規(guī)定所有已并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)建立起風(fēng)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系和發(fā)電計(jì)劃申報(bào)工作機(jī)制，按照要求報(bào)送風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，所有風(fēng)電場(chǎng)企業(yè)按照電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的發(fā)電曲線運(yùn)行。當(dāng)風(fēng)電實(shí)際輸出功率與風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值偏差較大時(shí)，需要較多的電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量，給電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻帶來(lái)較大壓力?，F(xiàn)有技術(shù)中的削峰填谷是針對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)提出的，負(fù)荷高峰通常出現(xiàn)在晝間，負(fù)荷低谷通常出現(xiàn)在夜間，電力系統(tǒng)中的削峰填谷是通過(guò)調(diào)整負(fù)荷曲線，將負(fù)荷高峰期的一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到負(fù)荷低谷期，降低負(fù)荷的峰谷差。隨著風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展，越來(lái)越重視采用儲(chǔ)能與風(fēng)電結(jié)合降低風(fēng)電的間歇波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來(lái)的不利影響。目前較多的是單純從風(fēng)電場(chǎng)輸出考慮，利用儲(chǔ)能平滑風(fēng)電場(chǎng)的輸出，沒(méi)有結(jié)合風(fēng)電的功率預(yù)測(cè)技術(shù)，也沒(méi)有考慮以一定時(shí)間間隔來(lái)看，風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于預(yù)測(cè)趨勢(shì)呈現(xiàn)出的“峰谷”特征，在風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于預(yù)測(cè)水平的“峰谷”區(qū)，風(fēng)電實(shí)際輸出與預(yù)測(cè)功率水平的偏差較大，給系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻帶來(lái)較大壓力。中國(guó)專利CN102214932A —種風(fēng)光儲(chǔ)輸綜合發(fā)電站有功功率分配方法，該方法基于動(dòng)態(tài)優(yōu)化目標(biāo)及其約束條件構(gòu)建的目標(biāo)優(yōu)化分配模型，根據(jù)風(fēng)光儲(chǔ)輸綜合發(fā)電站設(shè)定功率，考慮風(fēng)光儲(chǔ)資源特性，通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、儲(chǔ)能電池進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的有功功率分配，優(yōu)化風(fēng)光儲(chǔ)輸綜合發(fā)電站的運(yùn)行，保證其輸出功率平滑減少輸出功率的波動(dòng)、提高系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定性，體現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)輸綜合發(fā)電站的“削峰填谷”作用。其缺點(diǎn)在于在該專利中體現(xiàn)的“削峰填谷”作用是僅在考慮風(fēng)能、太陽(yáng)能的互補(bǔ)性基礎(chǔ)上引入儲(chǔ)能，從平滑綜合發(fā)電站輸出的角度，對(duì)風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能出力進(jìn)行功率分配。沒(méi)有結(jié)合風(fēng)電的功率預(yù)測(cè)技術(shù)，也沒(méi)有考慮以一定時(shí)間間隔來(lái)看，風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于預(yù)測(cè)趨勢(shì)呈現(xiàn)出的“峰谷”特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)電與儲(chǔ)能聯(lián)合應(yīng)用大多針對(duì)風(fēng)電功率波動(dòng)進(jìn)行平滑處理，沒(méi)有結(jié)合風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)，以及沒(méi)有考慮以一定時(shí)間間隔來(lái)看，風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于預(yù)測(cè)趨勢(shì)呈現(xiàn)出“峰谷”特征的不足，提出一種用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法。本發(fā)明基于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，結(jié)合風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)方法，通過(guò)對(duì)風(fēng)電輸出進(jìn)行 “部分削峰填谷”，使風(fēng)儲(chǔ)合成出力功率保持在以4個(gè)小時(shí)風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)加權(quán)平均值為中心的一定帶寬范圍內(nèi)，減小風(fēng)電實(shí)際輸出功率與預(yù)測(cè)功率水平的偏差，減小風(fēng)電并網(wǎng)帶給電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻的壓力。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明通過(guò)“部分削峰填谷”控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。所述的“部分削峰填谷”控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊、“部分削峰填谷”控制模塊、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊構(gòu)成。本發(fā)明中的“部分削峰填谷”控制思路借鑒了電力系統(tǒng)中削峰填谷的概念，不同之處在于電力系統(tǒng)的削峰填谷是針對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷的負(fù)荷高峰期和負(fù)荷低谷期，通過(guò)調(diào)整負(fù)荷曲線，將負(fù)荷高峰期的一部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到負(fù)荷低谷期，降低負(fù)荷曲線的峰谷差，而本發(fā)明的“部分削峰填谷”是在結(jié)合風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，針對(duì)風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)趨勢(shì)呈現(xiàn)出的“峰谷”特征提出的，目的在于通過(guò)采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，減小風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于風(fēng)電超短期預(yù)測(cè)功率水平的偏差。并且鑒于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能力有限，如果風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于風(fēng)電超短期預(yù)測(cè)功率水平的偏差過(guò)大時(shí)，不予控制，所以是對(duì)風(fēng)電的“部分削峰填谷”控制。本發(fā)明結(jié)合風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)方法，將在第k個(gè)采樣點(diǎn)采集的風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe (k)與同時(shí)段內(nèi)的風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pm相比較，判斷Pwe (k) 處于削峰啟動(dòng)區(qū)還是填谷啟動(dòng)區(qū)，如果Pwe(k)在削峰啟動(dòng)區(qū)，啟動(dòng)削峰控制，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，使風(fēng)儲(chǔ)合成出力達(dá)到削峰啟動(dòng)區(qū)下限值；如果Pwe(k)在填谷啟動(dòng)區(qū)，啟動(dòng)填谷控制，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，使風(fēng)儲(chǔ)合成出力達(dá)到填谷啟動(dòng)區(qū)的下限值，如果Pwe(k)不在削峰啟動(dòng)區(qū)和填谷啟動(dòng)區(qū)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不工作。本發(fā)明控制方法的具體步驟如下首先通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集風(fēng)電功率數(shù)據(jù)Pwe(k)、風(fēng)儲(chǔ)合成出力數(shù)據(jù)p。ut(k)、 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸出的風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Pwe'，通過(guò)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)控單元采集電池儲(chǔ)能系統(tǒng)出力功率值、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電或放電狀態(tài)及電池儲(chǔ)能系統(tǒng)剩余容量狀態(tài) SOC信息，將上述數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊中以4個(gè)小時(shí)為時(shí)間間隔，對(duì)風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Pwe'加權(quán)平均，得到風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pm
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于所述的控制方法結(jié)合風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)技術(shù)，將在第k個(gè)采樣點(diǎn)采集的風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)pwe(k) 與該時(shí)段內(nèi)風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref相比較，判斷風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)在削峰啟動(dòng)區(qū)還是填谷啟動(dòng)區(qū)，如風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)在削峰啟動(dòng)區(qū)，啟動(dòng)削峰，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；如風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)處于填谷啟動(dòng)區(qū)，則啟動(dòng)填谷，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，使風(fēng)儲(chǔ)合成出力達(dá)到削峰啟動(dòng)區(qū)或填谷啟動(dòng)區(qū)的下限值；如風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)不在削峰啟動(dòng)區(qū)或填谷啟動(dòng)區(qū)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不工作。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于獲得所述的風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref的方法是通過(guò)“部分削峰填谷”控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，將風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸出的功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊中以4小時(shí)為時(shí)間間隔對(duì)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)求加權(quán)平均值，得到風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref
3.按照權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于判斷所述的風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)處于削峰啟動(dòng)區(qū)或填谷啟動(dòng)區(qū)的步驟如下 首先在數(shù)字信號(hào)處理模塊中設(shè)定部分削峰或填谷啟動(dòng)區(qū)下限比例因子α，0< α <1， 和上限比例因子β，0<β<1且α<β< 1，形成以風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值為中心的雙重包絡(luò)線，內(nèi)層包絡(luò)線分別為Pref (l+α )和Pref (1-α )，外層包絡(luò)線分別為和Fref(U)；內(nèi)層包絡(luò)線內(nèi)的區(qū)域?yàn)椤安糠窒鞣逄罟取钡膬?nèi)層非控制區(qū)，如果風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)落在內(nèi)層非控制區(qū)內(nèi)，說(shuō)明風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k) 與風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref偏差較小，沒(méi)有呈現(xiàn)峰或谷，不啟動(dòng)削峰填谷；外層包絡(luò)線以外的區(qū)域?yàn)橥鈱臃强刂茀^(qū)，如果Pwe(k)落在外層非控制區(qū)內(nèi)，說(shuō)明風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)與風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref偏差較大，鑒于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能力有限，不啟動(dòng)削峰填谷；外層包絡(luò)線和內(nèi)層包絡(luò)線Pref(l+a)之間的區(qū)域?yàn)椴糠窒鞣鍐?dòng)區(qū)，如果風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)落在部分削峰啟動(dòng)區(qū)內(nèi)，說(shuō)明風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)相對(duì)于風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref呈現(xiàn)出高峰，啟動(dòng)部分削峰控制，計(jì)算風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe (k)和內(nèi)層包絡(luò)線Pref(l+a)的差值A(chǔ)P(k) =Pwe(k)-P,rf(l+a)，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；外層包絡(luò)線Pref(l-β)和內(nèi)層包絡(luò)線PMf(l_a)之間的區(qū)域?yàn)椴糠痔罟葐?dòng)區(qū)，如果風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)落在該部分填谷啟動(dòng)區(qū)內(nèi)，說(shuō)明風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)相對(duì)于風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref呈現(xiàn)出低谷，啟動(dòng)部分填谷控制，計(jì)算風(fēng)電實(shí)時(shí)輸出功率數(shù)據(jù)Pwe(k)和內(nèi)層包絡(luò)線Fref(I-Ci)的差值A(chǔ)P(k) =Prrf(I-Ci)-Pwe (k)，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，將在第k個(gè)采樣點(diǎn)采集的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合出力p。ut(k)控制在以風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Fref為中心的內(nèi)層包絡(luò)線內(nèi)，減小風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于風(fēng)電超短期預(yù)測(cè)功率水平的偏差。
全文摘要
一種用于風(fēng)電“部分削峰填谷”的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法，其特征在于結(jié)合風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集風(fēng)電功率數(shù)據(jù)PWG(k)，以4小時(shí)為時(shí)間間隔對(duì)風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)求加權(quán)平均，對(duì)比實(shí)時(shí)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)PWG(k)和同時(shí)段的風(fēng)電功率超短期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值Pref，如果PWG(k)相對(duì)Pref呈現(xiàn)出峰或谷特征，啟動(dòng)“部分削峰填谷”，控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充或放電，減小風(fēng)電實(shí)際輸出相對(duì)于風(fēng)電超短期預(yù)測(cè)功率水平的偏差。
文檔編號(hào)H02J3/32GK102570505SQ20121002240
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者惠東, 李建林, 李蓓, 靳文濤, 馬會(huì)萌 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院