[发明专利]基于风电预测功率的储能跟踪风电出力计划方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于智能电网中能量存储与转换技术领域，具体涉及一种应用储能电站考虑短期风电功率预测、超短期风电功率预测以提高风电跟踪计划出力能力的控制方法。

背景技术

近年来，随着风电场规模的不断扩大，其本身所具有的随机性和间歇性对电网的安全性、稳定性和电能质量等都造成了巨大的冲击和影响，其中风电功率预测是保证电网安全、提高风电效益的重要工具，风功率预测误差的大小影响系统所需的上调/下调备用容量，对电网运行的安全性和经济性有着重要的意义，建立严格的间歇式电源并网标准具有重要意义。我国在2011年制定了《风电场功率预测预报管理暂行办法》(简称《办法》)，《办法》规定风电场功率预测系统提供的日预测曲线最大误差不超过25％，实时预测误差不超过15％。具有风电功率预测系统的风电场需向电网调度部门提供发电功率预报信息，并用于电力系统实时调度^[5]，提高风力发电上网小时数额。由于风电功率预测主要依赖数值天气预报，受其影响，目前风电功率预测技术特别是日前预测仍存在预测误差较大的问题，单纯通过风电场的自我调节大大降低了风电场有功功率的利用率。如今风储联合应用是当前研究的热点，将储能系统与风电电源相结合，能够提高风储联合出力的跟踪计划出力能力，降低对电网的冲击，提高风电功率的利用率，提升电网对风电功率的接纳能力。

目前，国内外均已有了多项关于风光储联合应用的示范工程，但对储能系统的控制与分析更多的是关于平滑风电输出以及削峰填谷两方面，基于风储联合应用以提高风电跟踪计划出力能力的研究成果还较少。由于电池储能系统存在充放电功率及储能容量的约束条件，并且过大的充、放电深度均会对储能电池的寿命造成影响，特别是在储能系统运行过程中，需要控制其荷电状态(state of charge，SOC)保持在适宜的范围内，荷电状态过高或者过低都会减少储能系统的剩余可用容量，降低储能系统的充放电功率最大允许值，从而降低储能系统的控制效果；同时又由于风电日前预测误差经常会出现在一个时间段内持续不满足预测误差要求的情况，对储能系统在一时段的持续出力有了更严格的要求，故控制好电池储能系统的荷电状态，实时优化控制储能系统的出力对于改善风电跟踪计划出力具有重要的意义。现有技术中有提出应用于风电场中跟踪短期计划出力问题中的储能系统运行策略，但均是仅考虑当前时刻的出力控制，并不能保证此时刻之后的储能系统可以满足出力要求，对储能系统的充放电缺乏全局考虑。因此，迫切地需要开发出一种能够提高风储联合系统的跟踪计划出力能力及储能系统控制能力的充放电控制方法。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提出一种基于风电预测功率的储能跟踪风电出力计划方法，该方法利用超短期及短期风电功率预测能够实时优化并修正各时刻储能电站的充放电控制系数，以提高储能系统的容量利用率同时确保电池储能的荷电状态处于适宜的范围，防止过充和过放的发生从而对储能系统的寿命和性能造成不利的影响。

为了实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于风电预测功率的储能跟踪风电出力计划方法，包括以下步骤：

读取风电场和储能系统的相关数据，包括：风电场的风电功率实际值、短期风电功率预测值、超短期风电功率预测值以及储能系统的荷电状态值；

建立包含充放电控制系数的储能系统充放电控制策略；

基于短期风电功率预测值、超短期风电功率预测值和荷电状态值确定目标函数；

通过粒子群优化算法确定充放电控制系数；

根据充放电控制系数确定储能系统充放电功率。

本发明的另一目的在于提出一种基于风电预测功率的储能跟踪风电出力计划系统，包括：

数据获取单元，用于读取风电场和储能系统的相关数据；

控制单元，用于建立包含充放电控制系数的储能系统充放电控制策略，所述充放电控制系数包括：荷电状态控制系数a、b，风电状态控制系数c以及充放电功率调整系数d、e；；

计算模块，用于基于短期风电功率预测值、超短期风电功率预测值和荷电状态值确定目标函数；

优化单元，用于通过粒子群优化算法确定充放电控制系数；

结果输出单元，用于根据充放电控制系数确定储能系统充放电功率。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：