基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模型預(yù)測控制的風(fēng) 電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 新能源發(fā)電在不可再生資源日益枯竭的狀況下發(fā)展迅速，其中風(fēng)能的發(fā)展更為迅 速，近幾年風(fēng)電場裝機(jī)容量在逐漸增大，如何提高風(fēng)電場有功功率預(yù)測的準(zhǔn)確度和并網(wǎng)的 穩(wěn)定性以滿足大電網(wǎng)調(diào)度要求是影響風(fēng)電并網(wǎng)普及的難題。
[0003] 風(fēng)能由于不確定性和間歇性阻礙了對其的利用和推廣。目前的風(fēng)電場功率預(yù)測， 大多數(shù)是在預(yù)測算法上進(jìn)行改進(jìn)，其中用到了機(jī)器學(xué)習(xí)和概率分布等對風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù) 測，選取預(yù)測精度高的模型。但是由于預(yù)測模型的固化以及在線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化，使得單純 使用功率預(yù)測模型進(jìn)行調(diào)度的準(zhǔn)確度較低，從而導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法及裝 置，能夠提高風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的準(zhǔn)確度，從而能夠提升風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0005] 為此目的，一方面，本發(fā)明提出一種基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法， 包括：
[0006] 計(jì)算大電網(wǎng)中各臺風(fēng)機(jī)的發(fā)電量指標(biāo)；
[0007] 建立風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型，以及風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測 結(jié)果的關(guān)系，通過對所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，對風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā) 電量指標(biāo)之間的誤差進(jìn)行反饋校正，使風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā)電量指標(biāo)之間的誤差在 預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)。
[0008] 另一方面，本發(fā)明提出一種基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度裝置，包括：
[0009] 發(fā)電量指標(biāo)計(jì)算單元，用于計(jì)算大電網(wǎng)中各臺風(fēng)機(jī)的發(fā)電量指標(biāo)；
[0010] 模型優(yōu)化單元，用于建立風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型，以及風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所述風(fēng)機(jī)功率 預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果的關(guān)系，通過對所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，對風(fēng)機(jī)出 力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā)電量指標(biāo)之間的誤差進(jìn)行反饋校正，使風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā)電 量指標(biāo)之間的誤差在預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例所述的基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法及裝置，延續(xù)了 對功率預(yù)測模型的算法改進(jìn)，加上對其中誤差、負(fù)荷調(diào)度的考慮，通過預(yù)測控制技術(shù)即功率 預(yù)測模型的滾動(dòng)優(yōu)化和誤差的反饋校正，使得功率預(yù)測較之現(xiàn)有的預(yù)測方法在精度上有所 提高，相較于傳統(tǒng)的風(fēng)電并網(wǎng)僅利用預(yù)測模型進(jìn)行調(diào)度，具有超前消除預(yù)測偏差、降低風(fēng)電 并網(wǎng)調(diào)度不確定性因素影響的優(yōu)點(diǎn)，能夠提高風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的準(zhǔn)確度，從而能夠提升 風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法一實(shí)施例的流程示意 圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法另一實(shí)施例的流程示 意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度裝置一實(shí)施例的方框結(jié)構(gòu) 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016] 如圖1所示，本實(shí)施例公開一種基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法，包 括：
[0017] S1、計(jì)算大電網(wǎng)中各臺風(fēng)機(jī)的發(fā)電量指標(biāo)；
[0018] S2、建立風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型，以及風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率 預(yù)測結(jié)果的關(guān)系，通過對所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，對風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng) 的發(fā)電量指標(biāo)之間的誤差進(jìn)行反饋校正，使風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā)電量指標(biāo)之間的誤 差在預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例所述的基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法，延續(xù)了對功率 預(yù)測模型的算法改進(jìn)，加上對其中誤差、負(fù)荷調(diào)度的考慮，通過預(yù)測控制技術(shù)即功率預(yù)測模 型的滾動(dòng)優(yōu)化和誤差的反饋校正，使得功率預(yù)測較之現(xiàn)有的預(yù)測方法在精度上有所提高， 相較于傳統(tǒng)的風(fēng)電并網(wǎng)僅利用預(yù)測模型進(jìn)行調(diào)度，具有超前消除預(yù)測偏差、降低風(fēng)電并網(wǎng) 調(diào)度不確定性因素影響的優(yōu)點(diǎn)，能夠提高風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的準(zhǔn)確度，從而能夠提升風(fēng)電 并網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0020] 可選地，在本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)施例中，所述 計(jì)算大電網(wǎng)中各臺風(fēng)機(jī)的發(fā)電量指標(biāo)，包括：
[0021] 獲取大電網(wǎng)的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)所述歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)建立負(fù)荷預(yù)測模型，對未來 預(yù)設(shè)時(shí)段的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，得到所述未來預(yù)設(shè)時(shí)段大電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測值，并確定出分配給 風(fēng)電場發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量指標(biāo)；
[0022] 將所述風(fēng)電場發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量指標(biāo)分配給風(fēng)電場的各臺風(fēng)機(jī)，得到所述各臺風(fēng) 機(jī)的發(fā)電量指標(biāo)。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中，在得到未來預(yù)設(shè)時(shí)段大電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測值之后，可以依照一定 的比例給傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分配發(fā)電量指標(biāo)。在將風(fēng)電場發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量 指標(biāo)分配給風(fēng)電場的各臺風(fēng)機(jī)時(shí)，可以依據(jù)當(dāng)前各個(gè)風(fēng)機(jī)的指標(biāo)（比如風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng) 速、濕度等）進(jìn)行分配。
[0024] 可選地，在本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)施例中，所述 建立風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型，包括：
[0025] 計(jì)算非線性風(fēng)電功率預(yù)測拓?fù)湓谙柌乜臻g的線性系數(shù)a W，計(jì)算公式為
[0026].， C-C; ? -.厚.，-，
[0027] 其中，^ = 和 1 之間的整數(shù)，f =?，《2%··_，〇0，α = (α α 2,…，α 上 Xi(i e (1，2,…，1))為此 風(fēng)機(jī)第i個(gè)歷史指標(biāo)值，Y1 (i e (1，2,…，1))為此風(fēng)機(jī)對應(yīng)第i個(gè)歷史指標(biāo)值的歷史真實(shí) 功率輸出值，K(x，x)為映射核函數(shù)，ε為常數(shù)； 確定出風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型為P二+ f ,其中，
[0028] r為當(dāng)前預(yù) M . J=I ... 測時(shí)間段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)所預(yù)測的此風(fēng)機(jī)的指標(biāo)值，P為此風(fēng)機(jī)的功率預(yù)測結(jié)果。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例中，Y …和a = ( α α 2,…，a D是非線性風(fēng) 電功率預(yù)測拓?fù)湓谙柌乜臻g的兩組線性系數(shù)，當(dāng)選擇線性系數(shù)V 時(shí)，
當(dāng)選擇線性系數(shù)α = (α α 2,…，a D時(shí)，
[0030] 可選地，在本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)施例中，所述
風(fēng)機(jī)出書Il J=; SA太ra W Tf1 苜刑的Tf1率預(yù)測結(jié)果的關(guān)系為
[0031]
[0032] 其中，ΡΓΡ為第i個(gè)風(fēng)機(jī)的出力計(jì)劃，P i為第i個(gè)風(fēng)機(jī)的功率預(yù)測結(jié)果，k_、k_分 別為風(fēng)電場的機(jī)組調(diào)整裕度的上、下限的系數(shù)，Cwp是風(fēng)電場機(jī)組的容量。
[0033] 可選地，在本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)施例中，所述 對所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，包括：
[0034] 按照公式計(jì)算所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果的控制增量，計(jì)算公式為
[0035]
[0036] 其中，?是風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果；Np N2分別為優(yōu)化時(shí)域的始值和終 值，NU是控制時(shí)域，u為控制變量，△是差分算子，Au是控制增量，yE是風(fēng)機(jī)的期望輸出功 率，y是風(fēng)機(jī)的實(shí)際輸出功率，α和c為常數(shù)；
[0037] 將所述控制增量和所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果進(jìn)行加法運(yùn)算，并將所 述加法運(yùn)算的結(jié)果作為所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果的修正值。
[0038] 本發(fā)明利用控制增量對風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正，以實(shí)現(xiàn)對風(fēng) 機(jī)功率預(yù)測模型的滾動(dòng)優(yōu)化，保證了利用風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型進(jìn)行風(fēng)機(jī)功率預(yù)測的準(zhǔn)確度， 有助于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0039] 可選地，在本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)施例中，所述 對風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所對應(yīng)的發(fā)電量指標(biāo)之間的誤差進(jìn)行反饋校正，包括：
[0040] 計(jì)算風(fēng)機(jī)出力計(jì)劃與所述風(fēng)機(jī)功率預(yù)測模型的功率預(yù)測結(jié)果之間的誤差，根據(jù)計(jì) 算出的所述誤差計(jì)算出風(fēng)機(jī)的指標(biāo)調(diào)整量，并將風(fēng)機(jī)的指標(biāo)按照所述指標(biāo)調(diào)整量進(jìn)行相應(yīng) 的調(diào)整。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過風(fēng)機(jī)控制器對風(fēng)機(jī)的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，已知風(fēng)電場出力 計(jì)劃，反饋校正風(fēng)機(jī)控制器，從而達(dá)到滿足整體發(fā)電計(jì)劃的要求，通過對模型的滾動(dòng)優(yōu)化、 風(fēng)機(jī)控制器的反饋校正來進(jìn)一步提高各個(gè)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)輸出功率預(yù)測的準(zhǔn)確度并且滿足大 電網(wǎng)調(diào)度需求。
[0042] 圖2為本發(fā)明的一具體流程圖，下面結(jié)合圖2對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描 述。
[0043] 參看圖2,本發(fā)明基于模型預(yù)測控制的風(fēng)電并網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法，具體包括如下步 驟：
[0044] (1)在當(dāng)前時(shí)刻采樣時(shí)刻t。，搜集某地歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，建立超短期負(fù)荷預(yù)測模型， 計(jì)算得到大電網(wǎng)的未來設(shè)定時(shí)間段的負(fù)荷輸出；據(jù)此來分配傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組和風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組 的發(fā)電指標(biāo)；
[0045] (2)計(jì)算得到區(qū)域各個(gè)風(fēng)電場各臺風(fēng)機(jī)的發(fā)電分配目標(biāo)值；
[0046] (3)以風(fēng)電場各臺風(fēng)機(jī)的歷史指標(biāo)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，構(gòu)建風(fēng)機(jī)的功率預(yù)測模型，將 依據(jù)數(shù)