專利名稱:一種基于負荷預測的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種基于負荷預測的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法,屬于電力系統(tǒng)自動控制領域。
背景技術:
大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)(Battery Energy Storage System,以下簡稱BESS)通過在負荷高峰時放電,在負荷低谷時充電,可以實現(xiàn)對負荷的削峰填谷功能。對電網(wǎng)來說,利用電池儲能系統(tǒng)削峰填谷能夠推遲設備容量升級,提高設備利用率,節(jié)省設備更新的費用;對用戶來說,利用電池儲能系統(tǒng)削峰填谷可以利用峰谷電價差獲得經(jīng)濟效益。在國外已有許多大規(guī)模BESS在運行;在國內(nèi),南方電網(wǎng)開展了兆瓦級電池儲能系統(tǒng)示范項目。BESS削峰填谷效果依賴于預測負荷曲線的準確性。短期負荷預測方法可以分為兩大類——傳統(tǒng)預測方法和人工智能預測方法。傳統(tǒng)預測方法包括時間序列法、回歸分析法、趨勢外插法、弾性系數(shù)法等等;人工智能方法包括專家系統(tǒng)法、模糊推理法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等等。將需要進行負荷預測的一天稱為預測日。傳統(tǒng)的短期負荷預測往往只依賴于預測日以前的歷史負荷數(shù)據(jù),提前對預測日負荷進行預測。擴展短期負荷預測的概念是利用歷史信息和當前可獲得的最新信息預測當日當前時刻以后未知的負荷以用于對當日負荷計劃的調(diào)整。從預測周期上看擴展短期負荷預測介于超短期、短期負荷預測之間。從時間長短來看,削峰填谷是BESS在“小時級”的應用。傳統(tǒng)的BESS實時控制有兩種模式,ー種是固定模式,按照事先定好的曲線來運行,這種模式的缺點是不夠靈活,無法適應實時負荷曲線的變化;另ー種是負荷跟蹤控制模式,使負荷跟蹤計算出的目標功率,這種模式的缺點是電池有可能因為電量不足或電量已滿而無法繼續(xù)跟蹤目標值。如何利用有限的電池容量達到最優(yōu)的削峰填谷效果,并滿足一組約束條件的限制,需要實時地借助于優(yōu)化算法來實現(xiàn)。目前的優(yōu)化算法包括梯度類算法、智能算法和動態(tài)規(guī)劃算法。隨著時間步長的減小,梯度類算法的迭代時間大大増加,并且梯度類算法無法處理非連續(xù)的約束條件。智能算法包括遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法等。在智能算法中,選取合適的參數(shù)非常困難且智能算法無法保證每次都能求得全局最優(yōu)解。動態(tài)規(guī)劃算法可以處理非連續(xù)、非線性的約束。對電池的充放電次數(shù)和放電深度加以限制,可以起到延長電池壽命的作用,也可以用來研究電池壽命和充放電次數(shù)、放電深度的關系。以往求解電池充放電策略的算法中,沒有考慮電池充放電次數(shù)約束和放電深度約束。這兩個約束是非連續(xù)約束,無法用基于連續(xù)約束的優(yōu)化方法來求解
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法,在每次控制時求解出電池儲能系統(tǒng)充電或放電指令,經(jīng)過平滑處理后下發(fā)給電力電子變流器進行充放電,使負荷曲線變得平坦,充放電策略滿足電池的充放電次數(shù)限制和放電深度限制,以延長電池的使用壽命。本發(fā)明提出的基于負荷預測的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法,包括以下各步驟(I)在歷史負荷數(shù)據(jù)庫中尋找η條與預測日的日類型相同、天氣相同的日期的負荷數(shù)據(jù),稱為歷史相似日負荷數(shù)據(jù),由歷史相似日負荷數(shù)據(jù)分別得到η條歷史相似日負荷曲線;將預測日的一天劃分為N個階段,相鄰兩個階段的預測負荷數(shù)據(jù)的時間間隔為At ;(2)采用線性回歸分析法進行擴展短期負荷預測,預測方法如下(2-1)設測量時刻是在預測日的第m個階段,預測日的實時負荷曲線r(j) (j = 1,2,……,N)中有m個已知的負荷數(shù)據(jù)和N-m個未知的負荷數(shù)據(jù),并設預測負荷曲線F(/) (j
=1,2, ......,N)為η條歷史相似日負荷曲線Ii1(J),h2(j),…h(huán)n(j) (j = I, 2, ......,N)的
線性組合,則預測負荷曲線F(/_)為
權利要求
1. 一種基于負荷預測的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法,其特征在于該方法包括 以下各步驟(1)在歷史負荷數(shù)據(jù)庫中尋找n條與預測日的日類型相同、天氣相同的日期的負荷數(shù) 據(jù),稱為歷史相似日負荷數(shù)據(jù),由歷史相似日負荷數(shù)據(jù)分別得到n條歷史相似日負荷曲線; 將預測日的一天劃分為N個階段,相鄰兩個階段的預測負荷數(shù)據(jù)的時間間隔為At ;(2)采用線性回歸分析法進行擴展短期負荷預測,預測方法如下(2-1)設測量時刻是在預測日的第m個階段,預測日的實時負荷曲線r(j) (j = 1, 2,……,N)中有m個已知的負荷數(shù)據(jù)和N-m個未知的負荷數(shù)據(jù),并設預測負荷曲線F(/) (j=1,2, ......,N)為n條歷史相似日負荷曲線hjj) ,h2(j),…h(huán)n(j) (j = 1, 2, ......,N)的線性組合,則預測負荷曲線F(/_)為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于負荷預測的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制方法,屬于電力系統(tǒng)自動控制領域。首先尋找歷史相似日負荷數(shù)據(jù),采用線性回歸分析法進行擴展短期負荷預測,建立電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時優(yōu)化模型,采用動態(tài)規(guī)劃算法求解電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時優(yōu)化模型,得到電池儲能系統(tǒng)在各個時刻的輸出功率。本發(fā)明的控制方法,在實時優(yōu)化模型中包含了電池充放電次數(shù)約束和放電深度約束,用來研究電池壽命與充放電次數(shù)和放電深度的關系,利于延長電池壽命。以負荷方差最小為目標函數(shù)能夠減小負荷曲線的峰谷差,在滿足約束條件的前提下使負荷曲線更為平坦,滿足削峰填谷的應用需求。采用負荷平滑限制能夠使得負荷曲線局部更加平滑。
文檔編號H02J3/32GK102624017SQ20121007769
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權日2012年3月22日
發(fā)明者袁志昌, 陸超, 韓英鐸, 鮑冠南 申請人:張家港智電可再生能源與儲能技術研究所有限公司, 清華大學