考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，包括：確定儲(chǔ)能電站充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)，構(gòu)建基于主輔兩層控制策略的儲(chǔ)能電站充放電模型；以儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)SOC運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)為目標(biāo)構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并建立充放電功率約束條件和SOC約束條件；在滿足儲(chǔ)能電站充放電模型控制策略的條件下，選用PSO算法對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解計(jì)算，獲取儲(chǔ)能電站最優(yōu)充放電功率。本發(fā)明有益效果：本發(fā)明方法可在保證各介質(zhì)SOC運(yùn)行狀態(tài)及平抑效果的前提下有效減小LiB的充放電轉(zhuǎn)換次數(shù)，充分發(fā)揮VRB的介質(zhì)特性，控制方法高效可靠，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率波動(dòng)平抑領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以風(fēng)力發(fā)電為代表可再生能源具有間歇和隨機(jī)性的固有屬性，隨著風(fēng)力發(fā)電滲透率的持續(xù)提升，亟需增強(qiáng)當(dāng)前電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電波動(dòng)性的應(yīng)對(duì)能力。儲(chǔ)能電站能夠?qū)崿F(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放，成為目前可能解決風(fēng)電波動(dòng)問題的重要方式之一。當(dāng)前理論研究和示范工程中，通過(guò)配置一定容量比重的儲(chǔ)能平抑其波動(dòng)性，可平滑風(fēng)功率輸出。儲(chǔ)能電站對(duì)于削弱間歇性能源的隨機(jī)特性，提高風(fēng)資源利用率具有重要意義，并成為提升大規(guī)模風(fēng)電可調(diào)控能力的重要途徑。
[0003]目前現(xiàn)有的控制策略都是在既定模式下得到的控制策略，由于風(fēng)電未來(lái)出力的不確定性，現(xiàn)有的控制策略可能無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的風(fēng)功率波動(dòng)。隨著超短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)水平的大幅提升，將其引入儲(chǔ)能電站實(shí)時(shí)控制過(guò)程，為儲(chǔ)能電站基于未來(lái)信息構(gòu)建動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制提供了可能。
[0004]以具備一定應(yīng)用和推廣可行性的鋰電池(L1-1on Battery, LiB)和全I(xiàn)凡液流電池(VRB)作為儲(chǔ)能電站的構(gòu)成介質(zhì)在當(dāng)前諸多示范工程中獲得應(yīng)用，分析可知，LiB處于輕充輕放狀態(tài)將顯著提升其壽命，過(guò)充過(guò)放將嚴(yán)重影響其運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)使LiB運(yùn)行在限定荷電狀態(tài)SOC區(qū)間內(nèi)，且避免頻繁充放電切換；VRB能量密度低，可快速充放轉(zhuǎn)換并不受次數(shù)限制，且其荷電狀態(tài)SOC限制較小，適合快速的較低能量的充放電切換。
[0005]基于此，提出了考慮超短期功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法，分析影響儲(chǔ)能電站的充放電切換次數(shù)等多種因素，利用風(fēng)功率預(yù)測(cè)超前信息，構(gòu)建有序充放電策略；進(jìn)一步以荷電狀態(tài)偏移量最小為目標(biāo)構(gòu)建優(yōu)化控制模型，同時(shí)考慮充放電功率極值等約束，獲取未來(lái)控制步長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)控制策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，包括以下步驟:
[0009](I)確定儲(chǔ)能電站充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)，并根據(jù)儲(chǔ)能電站VRB和LiB的動(dòng)作先后順序構(gòu)建基于主輔兩層控制策略的儲(chǔ)能電站充放電模型。
[0010](2)基于上述充放電模型，以儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)SOC運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)為目標(biāo)構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并建立充放電功率約束條件和SOC約束條件。
[0011](3)在滿足儲(chǔ)能電站充放電模型控制策略的條件下，選用PSO算法對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解計(jì)算，獲取儲(chǔ)能電站最優(yōu)充放電功率。[0012]所述步驟(1)中充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)的確定方法為:
[0013]設(shè)定儲(chǔ)能電站充放電各一次的時(shí)長(zhǎng)為At，則以兩次充放電時(shí)長(zhǎng)2At為遞進(jìn)控制步長(zhǎng)。
[0014]所述步驟(1)中儲(chǔ)能電站充放電模型為:
[0015]當(dāng)遞進(jìn)控制步長(zhǎng)內(nèi)的儲(chǔ)能電站單次充電或放電區(qū)間的能量低于能量限值Emin時(shí)，VRB優(yōu)先動(dòng)作。
[0016]當(dāng)VRB 的 SOC 不越限且 VRB 的充放功率 P ⑴滿足 Pmax_diseha_VKB〈P (t) <Pmax_eha_VEB 時(shí)，VRB獨(dú)立完成平抑功率波動(dòng)；其中，和Pmax--.分別為VRB的最大充電功率和最大放電功率。
[0017]當(dāng)VRB功率不足或者其SOC越限時(shí)，啟動(dòng)LiB輔助平抑功率波動(dòng)。
[0018]所述儲(chǔ)能電站充放電模型的具體運(yùn)行模式為:
【權(quán)利要求】
1.一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，包括以下步驟: (1)確定儲(chǔ)能電站充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)，并根據(jù)儲(chǔ)能電站VRB和LiB的動(dòng)作先后順序構(gòu)建基于主輔兩層控制策略的儲(chǔ)能電站充放電模型； (2)基于上述充放電模型，以儲(chǔ)能電站荷電狀態(tài)SOC運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)為目標(biāo)構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并建立充放電功率約束條件和SOC約束條件； (3)在滿足儲(chǔ)能電站充放電模型控制策略的條件下，選用PSO算法對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解計(jì)算，獲取儲(chǔ)能電站最優(yōu)充放電功率。
2.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(1)中充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)的確定方法為: 設(shè)定儲(chǔ)能電站充放電各一次的時(shí)長(zhǎng)為At，則以兩次充放電時(shí)長(zhǎng)2At為遞進(jìn)控制步長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(1)中儲(chǔ)能電站充放電模型為: 當(dāng)遞進(jìn)控制步長(zhǎng)內(nèi)的儲(chǔ)能電站單次充電或放電區(qū)間的能量低于能量限值Emin時(shí)，VRB優(yōu)先動(dòng)作；
當(dāng) VRB 的 SOC 不越限且 VRB 的充放功率 P ⑴滿足 Pmax_diseha_VKB〈P (t) <Pmax_eha_VEB 時(shí)，VRB獨(dú)立完成平抑功率波動(dòng)；其中，
Pmax-cha-VEB 矛口 Pmax-discha-VRB分別為VRB的最大充電功率和最大放電功率； 當(dāng)VRB功率不足或者其SOC越限時(shí)，啟動(dòng)LiB輔助平抑功率波動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述儲(chǔ)能電站充放電模型的具體運(yùn)行模式為:
5.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(1)中儲(chǔ)能電站充放電模型為: LiB優(yōu)先動(dòng)作，VRB輔助完成平抑功率波動(dòng)； 所述VRB輔助啟動(dòng)的條件為:
6.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(2)中風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)為:

7.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(2)中充放電功率約束條件為:
Pmax—discha—LiB〈 P (t)〈 Pmax—cha—LiB ;
Pmax-discha-VRB〈 P (t)〈 P max-cha-VEB ?
P (t) = Pveb (t) +PLiB (t)；
，Pmax-cha-LiB、Pmax-discha-LiB
分別為L(zhǎng)iB的最大充、放電功率；P (t)為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率;P
max-cha-VEB、Pmax-discha-VRB
分別為VRB的最大充、放電功率；PVKB(t)、PLiB(t)分別為VRB和Lib的充放電功率。
8.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(2)中SOC約束條件為:
S0Cmin—LiB〈 S0CLiB (t)〈 S0Cmax—LiB ；
S0Cmin_VEB< SOCvrb (t) <S0C


max-VRB ? 其中，S0CLiB(t)為L(zhǎng)iB的SOC瞬時(shí)值，S0Cmax_UB、S0Cmin_LiB分別為L(zhǎng)iB的SOC運(yùn)行上下限值；S0CVEB(t)為VRB的SOC瞬時(shí)值，S0Cmax_VKB、S0Cmin_VEB分別為VRB的SOC運(yùn)行上下限值。
9.如權(quán)利要求1所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述步驟(3)中對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解的步驟為: 1)提取風(fēng)電場(chǎng)充放電遞進(jìn)控制步長(zhǎng)內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)P(t)； 2)設(shè)置粒子群維數(shù)D，最大迭代次數(shù)Mmax,收斂精度σttosh，同時(shí)初始化粒子群位置χ和速度V，并給定LiB和VRB的初始SOC數(shù)值S0Cint_UB、S0Cint_VEB ； 3)根據(jù)既定充放電模型計(jì)算各粒子適應(yīng)度值M; 4)將各粒子適應(yīng)度值與自身粒子極值及全局粒子極值比較，若適應(yīng)度值較小，則更新各粒子個(gè)體極值ebest及全局例子適應(yīng)度極值gbest ； 5)判斷當(dāng)前計(jì)算是否滿足收斂條件，若是則提取當(dāng)前PUB、PVEB即為最優(yōu)充放電功率；若否則更新各粒子位置χ及速度V，并重復(fù)步驟3) -5)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種考慮功率預(yù)測(cè)的儲(chǔ)能電站優(yōu)化控制方法，其特征是，所述更新各粒子位置χ及速度ν的方法為:
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103928938SQ201410061733
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】李建祥, 袁弘, 劉海波, 張秉良 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院