[发明专利]考虑最佳期望输出与荷电状态的风电场储能容量优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑最佳期望输出与荷电状态的风电场储能容量优化方法。

背景技术

面对可再生能源规模的持续增长，其出力不确定性问题成为当前电网面临的一个重要问题。储能是风电场输出功率波动平抑的有效方式，可有效提升可再生能力的可控能力和利用效率，然而风电场的储能系统面临配置和运行成本与平抑效果间的相互矛盾。为此，协调运用有限的储能资源，优化配置储能容量，同时保障储能平抑功率波动的有效性和经济性，将是风电场储能配置亟需解决的重要问题。

目前，已有国内外学者对风电场的储能配置问题进行了相关研究分析，并取得了一系列的理论成果。文献[4-5]分别以储能投资及风场运行成本最低、提高风电场出力预报精度补偿为目标，利用常规PSO或统计法实现储能容量计算；文献[6]基于风电功率的分布规律，以风场平均功率水平作为期望输出，考虑持续输出小时数的影响确定储能容量；文献[7]分析了风电场日出力曲线与储能容量关系，具有一定启发意义，但其并未对两者关系的规律性做进一步量化探讨。文献[8-9]则以跟踪小时级发电调度为目标，并引入SOC反馈控制、寿命约束等条件，形成储能系统的控制策略；文献[10-11]通过实时监测SOC状态，相应调整并网功率参考值或者加入反馈补偿量修正充放电功率，来控制储能状态，达到消除过充或过放的状态。文献[12]分别基于电池SOC状态，通过相关规则调整实时的滤波时间常数达到储能的有效控制，并使SOC能运行在适中状态。

上述研究对提升风电场储能配置问题的研究水平具有重要作用，但在储能容量的优化计算问题上，仍存在如下问题：1）储能容量优化过程中并网功率目标值的选定上，或将目标值确定为定时窗恒定输出^[4-5]，或追求较长时窗的稳定输出^[6-7]。其时窗的划分均为配合自身建立的优化目标而进行的主观设定，无法实现并网功率目标值与原始风功率输出间的最优匹配，且风功率利用率也非最高。因此，摆脱人为的目标功率输出选定方式，追求风电场的利用效率提升，并为储能容量最优化提供理论前提将是首先需要解决的问题；2）SOC作为衡量储能系统运行状态的重要指标，其合理性将直接影响储能运行成本和波动平滑效果，而目前SOC作为约束参量更多体现在储能控制方法的研究过程中^[8-12]，更为关注储能平抑波动经济性和有效性的最优容量规划过程却未见有文献引入该参量；3）平抑并网功率易出现剧烈波动或者冲激^[4,12],其根源为储能系统功率和能量不足所致，即充放电功率不足或过充过放现象，储能容量的优化规划过程中应考虑该因素。

参考文献

[4]冯江霞，梁军，张峰等.考虑调度计划和运行经济性的风电场储能容量优化计算[J].电力系统自动化,2013，37（1）：90-95。

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[6]韩涛，卢继平，乔梁，等.大型并网风电场储能容量优化方案[J].电网技术，2010,34(1)：169-173。

[7]张浩，马爱军，李文斌.风电场日出力曲线和储能容量关系研究[J].中国电力，2012，45（6）：77-81。

[8]Teleke S，Baran M E，Huang A Q，et al．Control Strategies for Battery Energy Storage for Wind Farm Dispatching[J]．IEEE Trans.on Energy Conversion,2009,24(3)：725-732。

[9]Teleke S，Baran M E，Bhattacharya S，etal．Rule-based Control of Battery Energy Storage for Dispatching Intermittent Renewable Sources［J］.IEEE Trans on Sustainable Energy，2010，25（3）：117-124。