一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能和太陽(yáng)能資源是清潔的可再生能源，但存在著隨機(jī)性和波動(dòng)性的問(wèn)題，給電 網(wǎng)帶來(lái)一系列的影響。功率的波動(dòng)性程度直接影響電網(wǎng)原有的潮流分布，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光 伏發(fā)電的滲透率處于較高水平時(shí)，波動(dòng)性和隨機(jī)性會(huì)給電網(wǎng)的原有運(yùn)行方式帶來(lái)巨大的沖 擊。為了減少這種沖擊，可以在風(fēng)電機(jī)組和光伏電站聯(lián)合發(fā)電的系統(tǒng)中配置大規(guī)模儲(chǔ)能系 統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。圖1為風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的示意圖，多臺(tái)光伏發(fā)電單元、風(fēng)電機(jī)組與儲(chǔ)能系 統(tǒng)共同接在同一條母線，再通過(guò)光伏電站主變壓器接入電力系統(tǒng)。
[0003] 東北電力大學(xué)宇航、嚴(yán)干貴等人利用一階低通濾波算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率波動(dòng)平抑的 控制策略。該控制策略主要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中的高頻分量進(jìn)行濾除，減小風(fēng)電功率的變化率， 為電力系統(tǒng)提供較為穩(wěn)定的功率輸出，而儲(chǔ)能系統(tǒng)則是通過(guò)其充放電來(lái)改變輸出功率的幅 值，使注入電網(wǎng)的電能更加平穩(wěn)。
[0004] 由于太陽(yáng)能與風(fēng)能均是具有隨機(jī)性和波動(dòng)性的可再生能源，在電力技術(shù)領(lǐng)域，這 種利用一階低通濾波算法進(jìn)行風(fēng)電功率波動(dòng)平抑的控制策略也可以應(yīng)用于風(fēng)力和光伏聯(lián) 合發(fā)電的功率波動(dòng)平抑中，即利用一階低通濾波算法對(duì)風(fēng)力和光伏聯(lián)合發(fā)電的功率波動(dòng)進(jìn) 行平抑。
[0005] 但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)利用一階低通濾波算法得到的出力平滑曲線存在一定的延 時(shí)作用，如圖2所示，較細(xì)的線為風(fēng)電單獨(dú)出力曲線，較粗的線為利用這種控制策略得到的 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電平滑出力曲線，從圖2可明顯看出，風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電平滑出力曲線滯后于風(fēng)電 單獨(dú)出力曲線。這是因?yàn)檫@種利用一階低通濾波算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率波動(dòng)平抑的控制策略是 采用本次采樣值與上次濾波輸出值進(jìn)行加權(quán)得到本次濾波輸出值，具體公式為：
[0006] Y(η) = α Χ(η) + (1-α )Υ(η-1)
[0007] 以上公式中，α為濾波系數(shù)；Χ(η)為本次采樣值；Υ(η-1)為上次濾波輸出值； Y (η)為本次濾波輸出值。
[0008] 可見(jiàn)，這種利用一階低通濾波算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率波動(dòng)平抑的控制策略還存在不足 之處。
[0009] 同理，當(dāng)利用一階低通濾波算法對(duì)風(fēng)力和光伏聯(lián)合發(fā)電的功率波動(dòng)進(jìn)行平抑時(shí)， 也不可避免會(huì)出現(xiàn)得到的平滑出力曲線滯后于風(fēng)電機(jī)組與光伏電站單獨(dú)出力曲線的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)利用一階低通濾波算法對(duì)風(fēng)力和光伏聯(lián)合發(fā)電的功率波動(dòng)進(jìn)行平抑所得到 的平滑出力曲線存在延時(shí)現(xiàn)象的問(wèn)題。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方 法，包括：
[0012] 步驟A，分別獲取由風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的第一數(shù)據(jù)集合以及由光伏發(fā)電功 率預(yù)測(cè)值組成的第二數(shù)據(jù)集合，將所述第一數(shù)據(jù)集合中的風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值與所述第二 數(shù)據(jù)集合中的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值相加后得到由風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的綜合數(shù)據(jù) 集合；
[0013] 步驟B，利用多項(xiàng)式擬合算法對(duì)所述綜合數(shù)據(jù)集合進(jìn)行擬合，得到平滑出力公式；
[0014] 步驟C，根據(jù)所述平滑出力公式計(jì)算平滑出力輸出值；
[0015] 步驟D，根據(jù)所述平滑出力輸出值與所述風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值的大小關(guān)系及差 值絕對(duì)值，確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力方式及功率輸出值；
[0016] 所述步驟A具體包括：
[0017] 獲取由風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的第一數(shù)據(jù)集合P1 :
[0018] P1 = {(ρΗ, t；) I i = I, 2. . . , m}；
[0019] 獲取由光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的第二數(shù)據(jù)集合P2 :
[0020] P2 = {(p2i, t；) I i = I, 2. . . , m}；
[0021] 將所述第一數(shù)據(jù)集合P1中的風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值與所述第二數(shù)據(jù)集合P2中的光 伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值相加后得到由風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的綜合數(shù)據(jù)集合P :
[0022] P = {(Pi, tj I i = 1，2. · ·，m};其中，Pi = pH+p2i ;
[0023] 其中，P1為第一數(shù)據(jù)集合，P11為風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值，P 2為第二數(shù)據(jù)集合，p2l為風(fēng) 力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值，P為綜合數(shù)據(jù)集合，P1為風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值，m為第一數(shù)據(jù)集合、第 二數(shù)據(jù)集合、第三數(shù)據(jù)集合的樣本個(gè)數(shù)，m為自然數(shù)，i為樣本序列號(hào)，h為 Pll、p2l、P1對(duì)應(yīng) 的時(shí)間；
[0024] 所述步驟B具體包括：
[0025] 步驟B1，根據(jù)所述綜合數(shù)據(jù)集合P中風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P1的波動(dòng)趨勢(shì)，確定 所述平滑出力公式的階數(shù)η，其中η為自然數(shù)；
[0026] 步驟Β2,擬合具有所述階數(shù)η的多項(xiàng)式：
[0027] antin+an 彳廣丄+…+aJi+a。；
[0028] 其中，a。~an為多項(xiàng)式系數(shù)；
[0029] 步驟B3,計(jì)算所述多項(xiàng)式antin+an山 11 k…+a^+a。與所述風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值 P1的差倌平方和Err :
[0030]
[0031] 步驟B4,利用最小二乘法計(jì)算所述差值平方和Err為最小值時(shí)，多項(xiàng)式系數(shù)a。~ an對(duì)應(yīng)的具體值α。~α n ;
[0032] 步驟B5,利用所述具體值α。~α n構(gòu)建平滑出力公式X(t):
[0033] X (t) = a ntn+ a n jt" ^*·· + a :t+ α 0 ；
[0034] 其中，t為時(shí)間；
[0035] 所述步驟C具體為：
[0036] 計(jì)算當(dāng)t = h時(shí)，所述平滑出力公式X(t)的值XU1):
[0037] X(ti) = α η1^η+α η 山11 丄+…+ α 山+α 0
[0038] 其中，Xa1)為平滑出力輸出值；
[0039] 所述步驟D具體包括：
[0040] 當(dāng)所述平滑出力輸出值Xa1)大于所述風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P1時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)釋 放電能，且功率輸出值為：
[0041] ρ' ； = X(^i)-Pi = (α η1^η+α η 彳廣丄+…+ a 山+a 0)-pi
[0042] 其中，p' i為h時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率輸出值；
[0043] 當(dāng)所述平滑出力輸出值Xai)小于所述風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P1時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)吸 收電能，且功率輸出值為：
[0044] p ' ； = Pi-X (tj = Pi- ( a ntin+ a n Ji11 丄+…+ a Ji+ a 0);
[0045] 當(dāng)所述平滑出力輸出值Xai)等于所述風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值P1時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)功 率輸出值為零。
[0046] 借助于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)多項(xiàng)式擬合風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值得到的平滑 出力公式能夠兼顧整個(gè)計(jì)劃出力區(qū)間，使優(yōu)化后的平滑出力值更加適中，減少了一階低通 濾波方法的慣性時(shí)長(zhǎng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例具有更優(yōu)化的平滑出力效果。
【附圖說(shuō)明】
[0047] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其他的附圖。
[0048] 圖1是本發(fā)明【背景技術(shù)】提供的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；
[0049] 圖2是本發(fā)明【背景技術(shù)】提供的利用一階低通濾波算法進(jìn)行風(fēng)電功率波動(dòng)平抑前 后的功率曲線對(duì)比示意圖；
[0050] 圖3是本發(fā)明提供的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方法流程示意圖；
[0051] 圖4是本發(fā)明提供的風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的數(shù)據(jù)集合所對(duì)應(yīng)的曲線示意 圖；
[0052] 圖5是本發(fā)明提供的利用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行平滑出力前后功率曲線對(duì)比示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0054] 本發(fā)明提供一種風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的平滑出力方法，如圖3所示，該方法包括：
[0055] 步驟S1，分別獲取由風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的第一數(shù)據(jù)集合以及由光伏發(fā)電功 率預(yù)測(cè)值組成的第二數(shù)據(jù)集合，將第一數(shù)據(jù)集合中的風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值與第二數(shù)據(jù)集合 中的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值相加后得到由風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的綜合數(shù)據(jù)集合。
[0056] 具體的，該步驟可從風(fēng)電機(jī)組的功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)SCADA中獲風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值， 即預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)電機(jī)組單獨(dú)出力的功率值，從光伏電站的功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)SCADA中 獲取光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值，即預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)光伏電站單獨(dú)出力的功率值。將相同時(shí) 刻的風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測(cè)值與光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值相加，得到該時(shí)刻的風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè) 值，如圖4所示為某風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，由風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值組成的綜合數(shù)據(jù)集 合所對(duì)應(yīng)的曲線。
[0057] 步驟S2，利用多項(xiàng)式擬合算法對(duì)綜合數(shù)據(jù)集合進(jìn)行擬合，得到平滑出力公式。
[0058] 具體的，該步驟利用多項(xiàng)式擬合算法對(duì)整個(gè)計(jì)劃出力區(qū)間的風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè) 值進(jìn)行擬合，所得到的平滑出力曲線不僅更加匹配風(fēng)力和光伏聯(lián)合發(fā)電的功率之和，而且， 由于不是如現(xiàn)有的利用一階低通濾波算法那樣采用相鄰濾波輸出值來(lái)計(jì)算當(dāng)前的濾波輸 出值，因此本發(fā)明得到的平滑出力曲線不會(huì)存在延時(shí)現(xiàn)象，平滑效果更加優(yōu)化。
[0059] 步驟S3,根據(jù)平滑出力公式計(jì)算平滑出力輸出值。
[0060] 步驟S4,根據(jù)平滑出力輸出值與風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值的大小關(guān)系及差值絕對(duì) 值，確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力方式及功率輸出值。
[0061] 具體的，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的功率之和大于整個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)的最終出力功 率，即風(fēng)光總發(fā)電功率預(yù)測(cè)值大于平滑出