一種光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率平抑方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光儲(chǔ)發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功 率平抑方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電具有無污染、無噪聲的特性，是理想的可再生能源，具有廣闊的應(yīng)用前 景。目前光伏發(fā)電正從補(bǔ)充能源走向替代能源。但是，光伏發(fā)電受光照強(qiáng)度、溫度等外界環(huán) 境因素的影響較大，從而導(dǎo)致輸出功率常產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)，該波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行 帶來巨大威脅。
[0003] 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率平抑研究起步較晚，技術(shù)尚不成熟，通常的做法是棄光 限電，即控制光伏發(fā)電功率偏移最大功率點(diǎn)，以降低并網(wǎng)功率的變化率，顯然這種做法以浪 費(fèi)光伏能源為代價(jià)。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有快速靈活的功率調(diào)節(jié)能力，同時(shí)具備能量的雙向流動(dòng)，在 保證光伏能源充分利用的前提下，平抑光伏發(fā)電的功率波動(dòng)。
[0004] 平抑功率波動(dòng)的控制方法主要有低通濾波法、功率預(yù)測(cè)法和滑動(dòng)平均法，這些方 法都能利用儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)償或吸收光伏輸出功率實(shí)際值和并網(wǎng)功率參考值之間的差額，達(dá)到 "削峰填谷"的目的。然而，功率預(yù)測(cè)法在長(zhǎng)時(shí)間上能夠預(yù)測(cè)光伏的發(fā)電功率，但短時(shí)存在較 大的偏差，該偏差可能超過30%以上。另外，以上方法均未考慮儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)，極有 可能出現(xiàn)電池過充過放的情況，從而影響儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)上述存在的問題，提供一種光儲(chǔ)電站的并網(wǎng) 功率平抑方法，優(yōu)化并網(wǎng)型光儲(chǔ)發(fā)電站的運(yùn)行，在保證平抑并網(wǎng)功率，提高發(fā)電質(zhì)量的同 時(shí)，提高太陽(yáng)能資源的利用率和延長(zhǎng)儲(chǔ)能電池的使用壽命。
[0006] 本發(fā)明提供的光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率平抑方法，包括：
[0007] 步驟1 :接收光伏發(fā)電瞬時(shí)功率Ppw(k)和光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N];其中PpwGO 為第k時(shí)刻的光伏發(fā)電瞬時(shí)功率；Ppvp [N]表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0008] 根據(jù)所述光伏發(fā)電瞬時(shí)功率PpwGO對(duì)所述光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp [N]進(jìn)行平滑處 理得到平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]，同時(shí)計(jì)算光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N]的平均值 Ppva ；
[0009] 步驟2 :根據(jù)光儲(chǔ)電站中的儲(chǔ)能電池特性建立電池模型，結(jié)合所述平滑后的光伏 發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]和所述平均值Ppva建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)出所述光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功 率 Pgridl;
[0010] 步驟3 :以（Pffldl-Ppw (k))的結(jié)果Pbat (k)為功率指令輸出功率或吸收功率；其中， 當(dāng)結(jié)果Pbat (k)為正數(shù)時(shí)表示吸收功率，為負(fù)數(shù)時(shí)表示輸出功率。
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟1中根據(jù)所述光伏發(fā)電瞬時(shí)功率PpwGO對(duì)所述光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù) 據(jù)Ppvp[N]進(jìn)行平滑處理得到平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]的具體步驟包括：
[0012] 步驟11 :計(jì)算所述光伏發(fā)電瞬時(shí)功率的均值Pp";
[0013] 步驟12 :將所述均值Ppw與所述光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N]按照一定比例疊加后得 到平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]，公式為：
[0014] Ppvs(i) = aPpvr+(l-a)Ppvp(i);其中，α 比例系數(shù)，介于〇 ~1 之間，i 取 1，2， 3，…，No
[0015] 所述步驟11進(jìn)一步包括：利用加權(quán)平均算法的公式：
廿算均值Ppw;其中，M為光伏瞬時(shí)發(fā)電功率的采樣點(diǎn) 數(shù)。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟2中的電池模型為：S0C1+1= SOCfI^P^ahAt ;
[0018] 其中，SOCjP SOC 1+1分別為第i時(shí)刻、第i+1時(shí)刻的儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)，K為儲(chǔ)能 電池充放電功率的比例系數(shù)，Pbat(i)為第i時(shí)刻的儲(chǔ)能電池輸入或輸出的功率，At為第i 時(shí)刻與第i+Ι時(shí)刻之間的時(shí)間間隔；當(dāng)Pbat(i)為正數(shù)時(shí)表示輸入功率，為負(fù)數(shù)時(shí)表示輸出 功率。
[0019] 所述步驟2中建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)出所述光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率步驟進(jìn) 一步包括：
[0020] 將30(：1與參考值SOCraf相減，將差值通過比例控制器，經(jīng)比例控制器放大后與所述 光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值Ppva疊加，預(yù)測(cè)出第i時(shí)刻的并網(wǎng)功率pg"d(i)，將所述平滑后 的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJj]與所述并網(wǎng)功率pg"d(i)作差后得到p bat(i)，由Pbat⑴根據(jù)式 S0C1+1= SOC t計(jì)算soc1+1，以此類推直至預(yù)測(cè)出所有離散時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)并網(wǎng)功 率，其中，i和j均為離散變量；
[0021] 最后計(jì)算出所有離散時(shí)間點(diǎn)并網(wǎng)功率的平均值，該平均值即為并網(wǎng)功率Pg" dl。
[0022] 本發(fā)明還提供了另一光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率平抑方法，包括：
[0023] 步驟1:接收光伏發(fā)電瞬時(shí)功率PpwGO和光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N];其中P pwGO 為第k時(shí)刻的光伏發(fā)電瞬時(shí)功率；Ppvp [N]表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0024] 根據(jù)所述光伏發(fā)電瞬時(shí)功率PpwGO對(duì)所述光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp [N]進(jìn)行平滑處 理得到平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]，同時(shí)計(jì)算光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N]的平均值 Ppva ；
[0025] 步驟2 :根據(jù)儲(chǔ)能電池特性建立電池模型，結(jié)合所述平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù) Ppvs[N]和所述平均值Ppva建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)出所述光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率P ffldl;
[0026] 步驟3 :根據(jù)所述光儲(chǔ)電站的配置參數(shù)對(duì)所述并網(wǎng)功率Pg"dl進(jìn)行限定得到并網(wǎng)功 率 Pgrid2;
[0027] 步驟4 :以（Pffld2-Ppw (k))的結(jié)果Pbat (k)為功率指令輸出功率或吸收功率；其中， 當(dāng)結(jié)果Pbat (k)為正數(shù)時(shí)表示吸收功率，為負(fù)數(shù)時(shí)表示輸出功率。
[0028] 所述步驟3進(jìn)一步包括：
[0029] 根據(jù)所述光儲(chǔ)電站的配置參數(shù)建立約束條件：
[0032] SOCnin^ SOC^SOCnax;
[0033] Pgrid-min^i P grid^i P grid-max;
[0034] Pbat niin彡 Pbat ⑴彡 P一；
[0035] 計(jì)算滿足上述約束條件把]Pffld的取值范圍，判斷并網(wǎng)功率？0&是否屬于所述取值 范圍，若屬于則并網(wǎng)功率Pffld2等于并網(wǎng)功率Pg"dl，若不屬于則并網(wǎng)功率P ffld2等于所述取值 范圍中的最小值；
[0036] 其中，K為儲(chǔ)能電池充放電功率的比例系數(shù)，Pbat (i)為第i時(shí)刻的儲(chǔ)能電池輸入或 輸出的功率，At為第i時(shí)刻與第i+Ι時(shí)刻之間的時(shí)間間隔；N為光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度， S0C。為起始時(shí)刻的儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)，SOC _和SOC _為儲(chǔ)能電池保護(hù)閥值的下限和上限， Pg"d__、Pg"d__為并網(wǎng)功率的下限和上限值，P ^__和P bat__分別為儲(chǔ)能電池放電功率上限 和充電功率上限。
[0037] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0038] 本發(fā)明在預(yù)測(cè)并網(wǎng)功率時(shí)根據(jù)光儲(chǔ)電站的儲(chǔ)能電池建立電池模型，根據(jù)電池模 型、平滑后的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)PpvJN]和平均值Ppva實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并網(wǎng)功率，儲(chǔ)能發(fā)電功能單 元根據(jù)預(yù)測(cè)并網(wǎng)功率計(jì)算其自身輸入或輸出的功率，優(yōu)化并網(wǎng)型光儲(chǔ)發(fā)電站的運(yùn)行，保證 平抑并網(wǎng)功率，提高發(fā)電質(zhì)量，同時(shí)還提高了太陽(yáng)能資源的利用率和延長(zhǎng)了儲(chǔ)能電池的使 用壽命。
【附圖說明】
[0039] 本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0040] 圖1光儲(chǔ)電站系統(tǒng)框圖；
[0041 ] 圖2本發(fā)明方法的流程框圖；
[0042] 圖3平滑處理框圖；
[0043] 圖4閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0045] 本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的 替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子 而已。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光儲(chǔ)電站的并網(wǎng)功率平抑方法，應(yīng)用于并網(wǎng)型光儲(chǔ)發(fā)電 站。
[0047] 參見圖1，并網(wǎng)型光儲(chǔ)發(fā)電站包括：光伏發(fā)電功率單元、儲(chǔ)能發(fā)電功率單元、功率 平滑系統(tǒng)、光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)以及儲(chǔ)能電池。
[0048] 其中，光伏發(fā)電功率單元用于記錄并輸出瞬時(shí)發(fā)電功率Ppw(k)，光伏功率預(yù)測(cè)系 統(tǒng)用于預(yù)測(cè)并輸出光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N]。功率平滑系統(tǒng)用于預(yù)測(cè)并網(wǎng)功率。儲(chǔ)能發(fā)電 功率單元用于根據(jù)預(yù)測(cè)得到的并網(wǎng)功率控制儲(chǔ)能電池輸出或釋放相應(yīng)的功率。
[0049] 參見圖2，本發(fā)明方法包括：
[0050] 步驟I :功率平滑系統(tǒng)接收光伏發(fā)電功率單元的瞬時(shí)發(fā)電功率Ppw (k)和光伏功率 預(yù)測(cè)系統(tǒng)的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N];功率平滑系統(tǒng)根據(jù)瞬時(shí)發(fā)電功率對(duì)光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行平滑處理得到平滑后的數(shù)據(jù)Ppvs [N]，并計(jì)算得到光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp [N]的平均值 Ppva ；
[0051] 步驟2 :功率平滑系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)能電池特性建立電池模型，結(jié)合平滑后的數(shù)據(jù) Ppvs[N]和平均值Ppva建立閉環(huán)控制系統(tǒng)，預(yù)測(cè)出并網(wǎng)型光儲(chǔ)發(fā)電站的并網(wǎng)功率P ffldl;
[0052] 步驟3 :儲(chǔ)能發(fā)電功率單元接收功率平滑系統(tǒng)的并網(wǎng)功率預(yù)測(cè)值PffldJP光伏發(fā) 電功率單元的瞬時(shí)發(fā)電功率PpwGO，以二者的差值Pbat(k)為功率指令輸出（吸收）功率， PbatOO符號(hào)為正表不吸收功率，為負(fù)表不輸出功率。
[0053] 其中，Ppw(k)、PbatGO表示第k采樣時(shí)刻的光伏瞬時(shí)發(fā)電功率和儲(chǔ)能輸出功率， Ppvp[N]表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0054] 在其他實(shí)施例中，考慮到電站自身的限制，當(dāng)預(yù)測(cè)的并網(wǎng)功率較大時(shí)電站無法輸 出相應(yīng)的功率，因此需要根據(jù)電站配置參數(shù)建立約束條件，計(jì)算出并網(wǎng)功率的取值范圍，然 后用這個(gè)范圍限定并網(wǎng)功率Pffldl，得到并網(wǎng)功率Pffld2，將并網(wǎng)功率Pffld2作為最終的預(yù)測(cè)結(jié) 果傳輸給儲(chǔ)能發(fā)電功率單元，儲(chǔ)能發(fā)電功率單元以并網(wǎng)功率PffldJP瞬時(shí)發(fā)電功率P pw(k) 的差值PbatGO為功率指令輸出（吸收）功率。
[0055] 見圖3,在一個(gè)具體實(shí)施例中，功率平滑系統(tǒng)根據(jù)光伏發(fā)電瞬時(shí)功率PpwGO對(duì)光 伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp[N]進(jìn)行平滑處理的具體步驟，包括：
[0056] 功率平滑系統(tǒng)利用加權(quán)平均算法計(jì)算光伏發(fā)電瞬時(shí)功率的均值Ppw，再將該均值 與光伏發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)Ppvp [N]按