[发明专利]风电场运行控制装置及方法

说明书

技术领域

本文涉及一种基于电池储能系统的风电场运行控制装置及风电场运行控制方法，特别涉及包括以补偿风力预测误差为目标的电池裕量估算在内的风电场运行控制装置及风电场运行控制方法。

背景技术

近年来，随着风电快速发展，风电装机在电网中所占比例不断提高。在风力发电领域中，由于风电出力的随机性、间歇性、波动性及调度性差，风电并网对电能质量和电力系统运行安全的影响也将更加突出。

为保障电力系统安全稳定运行，国家能源局发布了《风电厂功率预测预报管理暂行办法》，主要内容一方面是要求所有并网运行的风电厂均应具备风电功率预测预报的能力，并按要求开展风电功率预测预报，另一方面要求电网调度机构应根据风电厂传送的功率预测结果，按照优先调度风电的原则，编制风电厂发电计划，并及时向风电厂通报。《暂行办法》指出，在保证电网安全运行的基础上，原则上按照风电场上报的功率预测结果下达风电厂发电计划。如电网运行受到约束，电网调度机构可对风电场发电计划进行调整。并网风电厂应执行电网调度下达的日发电计划曲线和调度指令，及时调整风电出力。在《暂行办法》中同时对风电场功率预测预报制定了考核指标。

在此背景下，风电功率预测将对电力系统的安全稳定运行和经济调度方式产生重要的影响。预测误差的不确定性会造成调度过程中风电功率的盈余或缺失，也相应地带来系统能量的浪费或风险的提升。为使得可靠性水平和经济性水平保持在系统要求的范围内，必须追加配置一定比例的备用容量。

虽然目前国内外学者们已经对风能预测做了大量的相关研究工作，但是风电场出力的预测水平在很大程度上仍然很难满足风电功率预测要求。

随着我国风力发电装机的快速增长，局部地区的弃风限电问题也日趋严重。风能委员会的调查中，2011年全国有100亿千瓦时左右风电电量被弃，其中甘肃限电弃风比例最高，达25.25%，内蒙古和吉林紧随其后，分别为23.10%和21.02%。显然，参与电网调峰和被限电“弃风”给风电企业带来了巨大的经济损失并造成了能源的浪费。如何有效的利用风力资源，并提高电网风电消纳能力是目前迫切需要解决的问题。

在专利文献1（CN102570505A）中，公开了一种用于风电部分削峰填谷的电池储能系统控制方法。具体来说，是基于电池储能系统并结合风电功率的超短期预测方法，通过对风电输出进行部分削峰填谷，使风储合成出力功率保持在以4个小时风电功率超短期预测数据加权平均值为中心的一定带宽范围内，从而减小风电实际输出功率与预测功率水平的偏差，减小风电并网带给电力系统调峰调频的压力。

但是，在以上专利文献1的方法中，只考虑了通过超短期预测控制储能系统以减小风电功率预测的误差，而没有考虑到风电场出力最大化的问题，因此，存在资源的浪费问题，进而对风电场经济效益的因素存在影响。同时，也没有考虑风电场出力超过额定范围的风险问题。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于提供一种不仅可以使风电场出力最大化，而且能够减少由于限电弃风带来的损失的风电场运行控制装置及风电场运行控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种不仅可以使风电场出力最大化而且能够减少风电场出力超过额定范围的风险的风电场运行控制装置及风电场运行控制方法。

本发明的技术方案之一是一种风电场运行控制装置，包括：数据采集单元，采集风力发电系统中的风力发电历史数据和蓄能系统的蓄能信息，该蓄能系统是风力发电系统的备用电力容量，用于补偿风电预测误差，蓄能系统安全裕量计算单元，利用所采集的上述风力发电历史数据和上述蓄能信息，计算蓄能系统在补偿风电预测误差时需要的蓄能容量作为安全裕量；以及发电模型设定单元，根据上述风力发电历史数据建立风力发电预测模型，并且将上述蓄能系统的当前容量与上述安全裕量之差作为规定周期内的风力发电系统的出力的一部分，来调整上述风力发电预测模型。

根据该技术方案，通过有效利用储能系统的安全裕量，能够提高风电场预测出力上限，从而在实际运行时实现风电场的出力最大化而不会增加风电场出力超过额定范围的风险。

本发明也可以是，在利用上述风力发电预测模型对蓄能系统的充放电进行控制时，蓄能系统安全裕量计算单元还计算各个时间点上的安全裕量，上述风电场运行控制装置还具有运行控制单元，上述运行控制单元利用各个上述时间点的安全裕量，实时调整蓄能系统的充放电，使得风电场的风储出力之和成为规定范围内。

根据该技术方案，通过利用蓄能系统运行期间的安全裕量，对蓄能系统的充放电进行调整，从而能够在使风电场出力最大化的同时减少风电场出力超过额定范围的风险。