[发明专利]一种基于弃光条件判断的储能容量计算方法

权利要求书

1.一种基于弃光条件判断的储能容量计算方法，其特征是：所述计算方法包括如下步骤：

步骤1：进行弃光条件标准判定，电网内发电机输出电压相位θ、频率f、电压u，经过光伏电站逆变器后的输出状态量输出电压相位θ_d、频率f_d、电压u_d；首先进行如下计算：

设则

上式中，η_le表示输出变量矩阵,η_d表示经过逆变器后输出变量矩阵,η₁表示电网内发电机输出变量矩阵；

其中η_d＝[θ_d,f_d,u_d]，对上式求导可得：

其次进行如下计算：

上式(2)中，η_2d表示优化矩阵,η_le1表示相位变量元素,η_le2表示频率变量元素,η_le3表示电压变量元素,k表示变量系数,k₂表示对应变量系数,k₂₁表示相位变量系数,k₂₂表示频率变量系数,k₂₃表示电压变量系数；其中k₂＝diag{k₂₁,k₂₂,k₂₃}＞0，选取Lyapunov李亚普诺夫能量函数为对上式进行求导，得到η_2d＝η₂，并将η_2d代入η₂整理可得，当：

时满足弃光条件，其中k_2min＝min{k₂₁,k₂₂,k₂₃}；

步骤2：进行弃光量计算，设光伏电站的预测输出有功功率P_wy，预测负荷消耗无功Q_ww，预测负荷消耗有功功率P_wfh，对于微网实际有功出力P_wsj，负荷消耗实际无功Q_wsj，以及负荷实际消耗有功P_fhsj；进行下式计算：

上式(3)中，η_2e表示差值变量矩阵,η₂表示消耗预测变量矩阵；

为使得得弃光量达到最小，减少能源的浪费前提下进行整个电力系统的稳定运行，进行模糊算法计算，具体数学表达式如下：

上式(4)中：B表示模糊矩阵,ι_B为系统的运行额定电压，为系统最优参向量，使得ω_B表示系统参相量，ω_BM表示第M个系统最优参相量，R表示实数；o_B为在进行逼近计算过程中的误差向量，o_BM表示第M个系统的误差相量，使其满足条件||o_B||≤o_BM，0＜o_BM∈R；

对B进行条件设定，当时达到最终弃光条件；

步骤3：计算弃光量，其中q_r为光伏电站满额发电功率；

上式(5)中：w表示弃光量；

步骤4：计算所需储能系统容量，由于储能系统效率问题，以及弃光量预测的误差问题，所需储能系统的容量：

Q_c＝[w+(q_r-P_fhsj)]η     (6)；

上式(6)中：Q_c表示所需储能系统的容量。

2.根据权利要求1所述的一种基于弃光条件判断的储能容量计算方法，其特征是：所述计算方法包括：

步骤1：电网内发电机输出电压初相位频率f＝50Hz、电压u＝380V，光伏电站逆变器的输出状态量输出电压相位u₀表示初始时刻电压值，U_m表示电压幅值，频率电压u_d＝380sinωt，

上式中，η_le表示输出变量矩阵,η_d表示经过逆变器后输出变量矩阵，η₁表示电网内发电机输出变量矩阵；

其中η_d＝[θ_d,f_d,u_d]，对上式求导并通过计算可得:

进行如下计算:

上式中，η_2d表示优化矩阵,η_le1表示相位变量元素,η_le2表示频率变量元素,η_le3表示电压变量元素,k表示变量系数,k₂表示对应变量系数,k₂₁表示相位变量系数,k₂₂表示频率变量系数,k₂₃表示电压变量系数；

其中k₂＝diag{k₂₁,k₂₂,k₂₃}＞0，选取Lyapunov李亚普诺夫能量函数为对上式进行求导，希望得到η_2d＝η₂，并将η_2d代入η₂整理，当时满足弃光条件，其中k_2min＝min{k₂₁,k₂₂,k₂₃}；经过计算满足弃光条件；

步骤2：进行弃光量计算，光伏电站的预测输出有功功率P_wy＝10MW，预测负荷消耗无功Q_ww＝2Mvar，预测负荷有功功率P_wfh＝20MW，对于微网实际有功出力P_wsj＝12MW，负荷消耗实际无功Q_wsj＝18Mvar，以及负荷实际消耗有功P_fhsj＝19MW；进行下式计算：

上式中，η_2e表示差值变量矩阵,η₂表示消耗预测变量矩阵；

为使得得弃光量达到最优，减少能源的浪费前提下进行整个电力系统的稳定运行，进行模糊算法计算，具体数学表达式如下：

上式中：B表示模糊矩阵ι_B为系统的运行额定电压，为系统最优参向量，使得ω_B表示系统参相量，ω_BM表示第M个系统最优参相量，R表示实数；o_B为在进行逼近计算过程中的误差向量，o_BM表示第M个系统的误差相量，使其满足条件||o_B||≤o_BM，0＜o_BM∈R；

将结果代入下式，计算解得：

满足最终弃光条件；

步骤3：计算弃光量，光伏电站满额发电功率q_r＝15MW；

解得w＝126MW.h；

上式中：w表示弃光量；

步骤4：计算所需储能系统容量：由于储能系统效率问题η＝90％，以及弃光量预测的误差问题，所需储能系统的容量:

Q_c＝[w+(q_r-P_fhsj)]η＝110MW.h

上式中：Q_c表示所需储能系统的容量；

通过上述计算看出对弃光的条件判定符合要求，能够使得电网在额定电压、频率条件下运行，符合要求，且储能系统能够完全消纳弃光电量。