一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法及裝置，應(yīng)用于風(fēng)儲聯(lián)合發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法包括：計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；計算風(fēng)電場并網(wǎng)1min波動率；計算風(fēng)電場并網(wǎng)10min波動率；確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)；采用調(diào)節(jié)公式計算當前控制周期的濾波時間常數(shù)；對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；利用所述優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)出力。本發(fā)明在保證風(fēng)電功率平滑效果的前提下，提高了儲能系統(tǒng)壽命。
【專利說明】一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)儲聯(lián)合發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能固有的間歇、隨機和不可控等特點，會對電網(wǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性造成負面影響。目前，國家電網(wǎng)公司出臺了風(fēng)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，對并網(wǎng)風(fēng)電的功率波動率提出了嚴格要求。在風(fēng)電場出口處配置一定容量和功率的儲能系統(tǒng)，可以有效地平滑風(fēng)電功率波動，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。當前適合用于風(fēng)電場的大規(guī)模儲能電池有鋰電池、液流電池和鈉硫電池等。但儲能系統(tǒng)成本較高，導(dǎo)致風(fēng)電場配置的儲能電池容量和功率都十分有限，合理使用和保護儲能系統(tǒng)、延長電池壽命具有重要的經(jīng)濟和工程意義。
[0003]現(xiàn)有儲能系統(tǒng)平滑控制策略中，主要為一階低通濾波、小波濾波等方法。一階低通濾波算法中，對于對風(fēng)電波動的平滑效果，常用方法較簡單:如果需要平滑效果較好則增大濾波時間常數(shù)，如果對平滑效果要求不高，則減小濾波時間常數(shù)。
[0004]已有研究中也會考慮保護儲能系統(tǒng)壽命。常見方法為在一階低通濾波算法的基礎(chǔ)上，在不同儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)(SOC,State of Charge)下,通過調(diào)節(jié)濾波時間常數(shù)使儲能系統(tǒng)盡量工作在合理的區(qū)間以保證儲能系統(tǒng)壽命。但已有方法中沒有考慮保證儲能系統(tǒng)壽命的前提下對風(fēng)電平滑效果的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法及裝置，以解決一種既能保證風(fēng)電功率平滑效果又能兼顧提高儲能系統(tǒng)壽命的技術(shù)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法，包括:
[0007]根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；
[0008]根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Imin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；
[0009]根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前IOmin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；
[0010]通過當前控制周期的風(fēng)電功率和前一控制周期的儲能參考輸出功率，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)；
[0011]采用以下調(diào)節(jié)公式計算當前控制周期的濾波時間常數(shù):
[0012]T(t) = T(t_l)+a[kplX (f\(t)-frefl)+kdlX [(1(0-1(卜1))-(1“-1)-1(t_2))]]
[0013]+b [kpl0 X (f10 (t) -frefl0) +kdl0 X [ (f10 (t) ~f10 (t_l))_ (f 10 (t_l) 10 (t_2))]]
[0014]利用所述當前控制周期的濾波時間常數(shù)，對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；
[0015]對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；
[0016]利用所述優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)出力；
[0017]所述調(diào)節(jié)公式中，t為控制周期序號；T(t)為t控制周期的濾波時間常數(shù)土⑴為風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；f1(l (t)為風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；fMfl為Imin波動率最大允許值；frefl(l為IOmin波動率最大允許值；a為Imin波動率控制權(quán)重參數(shù)；b為IOmin波動率控制權(quán)重參數(shù)；kpl為Imin波動率比例控制參數(shù)；kpl(l為IOmin波動率比例控制參數(shù)；kdl為Imin波動率微分控制參數(shù)；kdl(l為IOmin波動率微分控制參數(shù)；
[0018]其中，a、b根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0019]當fj (t) > frefl 且 f10 (t) > frefl0 或者 f1 (t) ( frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時，a = b =
0.5 ；
[0020]當f1 (t) > frefl 且 f10(t) ( frefl0 時，a = 0.7,b = 0.3;
[0021]當f1 (t) ( frefl 且 f10(t) > frefl0 時，a = 0.3, b = 0.7 ;
[0022]kpl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0023]當(t) > frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
[0024]當(t) > frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
[0025]當(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
[0026]當(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
[0027]當(t) > frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
[0028]當(t) > frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
[0029]當(t) ( frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；
[0030]當(t) ( frefl, SOC (t) < Slow,儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1X Kpl no ；
[0031]當(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
[0032]當(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh,儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
[0033]當(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
[0034]當(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；
[0035]kpl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0036]當f1Q(t) > frefl0, SOC(t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
[0037]當> frefl0, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
[0038]當> frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
[0039]當> frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
[0040]當> frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
[0041]當> frefl0, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
[0042]當f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；[0043]當f1Q(t) ( frefl0, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
[0044]當( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
[0045]當( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
[0046]當f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
[0047]當( frefl0, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
[0048]kdl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0049]當fj (t) ( frefl 時，kdl = O ;
[0050]當(t) > frefl 時，kdl 取第一設(shè)定值；
[0051 ] kdl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0052]當f10(t) ( frefl0 時，kdl0 = O ；
[0053]當f1(l (t) > frefl0 時，kdl0 取第二設(shè)定值；
[0054]其中，SOC(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；SlOT為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的低閾值；shigh為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的高閾值；Kpl yes為f\(t) > frefl時的比例控制參數(shù)基值；κρ1no為A (t) ( frefl時的比例控制參數(shù)基值；KplQ yes為f1Q(t) > frefl0時的比例控制參數(shù)基值；Kpl。—n。為f1Q(t) ( frefl0時的比例控制參數(shù)基值；W1、W2為比例控制參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)，并且W1 >I > w2。·
[0055]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算裝置，包括:
[0056]荷電狀態(tài)計算模塊，用于根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；
[0057]Imin波動率計算模塊，用于根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Imin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；
[0058]IOmin波動率計算模塊，用于根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前IOmin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；
[0059]充放電確定模塊，用于通過當前控制周期的風(fēng)電功率和前一控制周期的儲能參考輸出功率，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)；
[0060]濾波時間常數(shù)計算模塊，用于采用以下調(diào)節(jié)公式計算當前控制周期的濾波時間常數(shù):
[0061]T (t) = T(t-l)+a[kplX (f! (t)-frefl)+kdl X [ (f! (t)-f! (t~l)) - (f! (t~l)-f!(t_2))]]
[0062]+b [kpl0 X (f10 (t) -frefl0) +kdl0 X [ (f10 (t) ~f10 (t_l))_ (fi0 (t_l) 10 (t_2))]]
[0063]一階低通濾波模塊，用于利用所述當前控制周期的濾波時間常數(shù)，對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；
[0064]優(yōu)化模塊，用于對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；
[0065]指導(dǎo)模塊，用于利用所述優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)出力；
[0066]所述調(diào)節(jié)公式中，t為控制周期序號；T(t)為t控制周期的濾波時間常數(shù)AU)為風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；f1(l (t)為風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；fMfl為Imin波動率最大允許值；frefl(l為IOmin波動率最大允許值；a為Imin波動率控制權(quán)重參數(shù)；b為IOmin波動率控制權(quán)重參數(shù)；kpl為Imin波動率比例控制參數(shù)；kpl(l為IOmin波動率比例控制參數(shù)；kdl為Imin波動率微分控制參數(shù)；kdl(l為IOmin波動率微分控制參數(shù)；
[0067]其中，a、b根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0068]當fj (t) > frefl 且 f10 (t) > frefl0 或者 f1 (t) ( frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時,a = b =0.5 ；
[0069]當f1 (t) > frefl 且 f10(t) ( frefl0 時，a = 0.7,b = 0.3;
[0070]當f1 (t) ( frefl 且 f10(t) > frefl0 時，a = 0.3,b = 0.7;
[0071]kpl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0072]當(t) > frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
[0073]當(t) > frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
[0074]當(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
[0075]當(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
[0076]當(t) > frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
[0077]當(t) > frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
[0078]當(t) ( frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；
[0079]當(t) ( frefl, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
[0080]當(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
[0081]當(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
[0082]當(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
[0083]當(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；
[0084]kpl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0085]當f1Q(t) > frefl0, SOC(t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
[0086]當f1Q(t) > frefl0, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
[0087]當> frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
[0088]當> frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
[0089]當f1Q(t) > frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
[0090]當> frefl0, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
[0091]當( frefl0, SOC(t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
[0092]當f1Q(t) ( frefl0, SOC (t) < S1ot，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
[0093]當( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
[0094]當( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
[0095]當f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
[0096]當f1Q(t) ( frefl0, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
[0097]kdl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0098]當fj (t) ( frefl 時，kdl = O ;
[0099]當(t) > frefl 時，kdl 取第一設(shè)定值；
[0100]kdl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
[0101]當f1(l(t)≤ frefl?時，kdl(l = O ;[0102]當f10(t) > frefl0 時，kdl0 取第二設(shè)定值;
[0103]其中，SOC(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；SlOT為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的低閾值；shigh為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的高閾值；Kpl yes為f\(t) > frefl時的比例控制參數(shù)基值；κρ1no為A (t) ( frefl時的比例控制參數(shù)基值；KplQ yes為f1Q(t) > frefl0時的比例控制參數(shù)基值；Kpl?！猲。為f1Q(t) ( frefl0時的比例控制參數(shù)基值；W1、W2為比例控制參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)，并且W1 >I > w2。
[0104]借助于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過儲能系統(tǒng)使風(fēng)電并網(wǎng)波動率下降，滿足電網(wǎng)公司對風(fēng)電波動的要求，提高了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，在保證風(fēng)電功率平滑效果的前提下，本發(fā)明提高了儲能系統(tǒng)壽命，可以最大限度的利用儲能，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明解決了風(fēng)電功率平滑過程中平滑效果和儲能系統(tǒng)壽命之間的矛盾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0105]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0106]圖1是本發(fā)明提供的基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法的流程不意圖；
[0107]圖2是本發(fā)明實施例一提供的風(fēng)儲聯(lián)合出力平滑效果；
[0108]圖3是本發(fā)明實施例一提供的Imin波動率改善情況；
[0109]圖4是本發(fā)明實施例一提供的IOmin波動率改善情況；
[0110]圖5是本發(fā)明實施例一提供的儲能出力曲線；
[0111]圖6是本發(fā)明實施例一提供的荷電狀態(tài)變化效果對比圖；
[0112]圖7是本發(fā)明提供的基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0113]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0114]濾波時間常數(shù)是一階低通濾波參數(shù)，濾波時間常數(shù)越大風(fēng)電場并網(wǎng)功率越平滑，相應(yīng)的儲能系統(tǒng)出力越大，反之并網(wǎng)功率波動增大，儲能系統(tǒng)出力減小。
[0115]儲能系統(tǒng)出力過大或者長期運行在荷電狀態(tài)過大或過小階段，會影響儲能系統(tǒng)壽命。為使風(fēng)電場并網(wǎng)功率波動率滿足一定的要求，同時希望儲能系統(tǒng)壽命增加，需要實時調(diào)整濾波時間常數(shù)。
[0116]對濾波時間常數(shù)的調(diào)節(jié)需要遵循以下原則:
[0117]1.當風(fēng)電場波動率不滿足并網(wǎng)要求，即風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率、IOmin波動率有一項超過了各自的限定值或者兩者都超過了限定值，此時需要增大濾波時間常數(shù)以提高儲能出力值；
[0118]2.當儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)過高時，限制其充電，鼓勵放電；當儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)過低時，限制其放電、鼓勵充電。
[0119]根據(jù)以上原則，本發(fā)明提供了以下基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法，通過實時調(diào)整濾波時間常數(shù)，在保證風(fēng)電功率平滑效果的前提下，提高儲能系統(tǒng)的壽命，以解決風(fēng)電功率平滑過程中平滑效果和儲能系統(tǒng)壽命之間的矛盾。如圖1所示，該方法包括:
[0120]步驟S11，根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)。
[0121]在一種較佳的實施例中，該步驟采用如下公式:
[0122]SOC (t) = SOC (t-1) +Pb (t) X Δ t ；
[0123]其中，t為控制周期序號；PB(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)；S0C(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；At為控制周期，較佳的，At=ls。
[0124]步驟S12，根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Imin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率。
[0125]在一種較佳的實施例中，該步驟采用如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算方法，其特征在于，包括: 根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)； 根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Irnin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率； 根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前IOmin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率； 通過當前控制周期的風(fēng)電功率和前一控制周期的儲能參考輸出功率，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)； 采用以下調(diào)節(jié)公式計算當前控制周期的濾波時間常數(shù):
T (t) =T (t-1) +a [kpl X (A (t) -frefl) +kdl X [ (J^1 (t) ~?λ (t_l)) - (J^1 (t_l) -T1 (t_2))]]
+b [kpl0 X (f10 (t) -frefl0) +kdl0 X [ (f10 (t) -fi0 (t-1)) - (fi0 (t_l) -fi0 (t~2))]] 利用所述當前控制周期的濾波時間常數(shù)，對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值； 對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值； 利用所述優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)出力；所述調(diào)節(jié)公式中，t為控制周期序號；T(t)為t控制周期的濾波時間常數(shù)；fi(t)為風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；f1(l(t)為風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；f；efl為Imin波動率最大允許值；frefl0為IOmin波動率最大允許值；a為Imin波動率控制權(quán)重參數(shù)；b為IOmin波動率控制權(quán)重參數(shù)；kpl為Imin波動率比例控制參數(shù)；kpl(l為IOmin波動率比例控制參數(shù)；kdl為Imin波動率微分控制參數(shù)；kdl(l為IOmin波動率微分控制參數(shù)； 其中，a、b根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 (t) > frefl 且 f10 (t) > frefl0 或者 f1 (t) ( frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時，a = b = 0.5 ;
當 (t) > frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時，a = 0.7,b = 0.3;
當 f! (t) ( frefl 且 f10 (t) > frefl0 時，& = 0.33 = 0.7;
kpl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值: 當 f\(t) > frefl, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
當 f\(t) > frefl, SOC (t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
當 f\(t) > frefl, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
當 f\(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
當 f\(t) > frefl, S0C(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
當 f\(t) > frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ； 當 f\(t) ( frefl, S0C(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ； 當 f\(t) ( frefl, SOC (t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
當 f\(t) ( frefl, Slow ( S0C(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
當 f\(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
當 f\(t) ( frefl, S0C(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
當 f\(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；kpl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
當 f10(t) > frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
當 f10(t) > frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
當 f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
當 f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
kdl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 (t) ( frefl 時，kdl = O ; 當(t) > frefl時，kdl取第一設(shè)定值； kdl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 f10(t) ( frefl(!時，kdl0 = 0 ； 當f1Q(t) > frefl0時，kdl0取第二設(shè)定值； 其中，SOC(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；SlOT為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的低閾值；Shigh為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的高閾值；Kpl yes為f\(t) > frefl時的比例控制參數(shù)基值；Kpl n。為fi(t) ( frefl時的比例控制參數(shù)基值；KplQ yes為f1Q(t) > frefl0時的比例控制參數(shù)基值；KplQno為f1CI(t) ( frefl0時的比例控制參數(shù)基值JpW2為比例控制參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)，并且W1 > I >W2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，采用如下公式:
SOC (t) = SOC (t-1) +Pb (t) X Δ t ； 其中，Pb⑴為t控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)；At為控制周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述的根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Imin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率，采用如下公式:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通過當前控制周期的風(fēng)電功率和前一控制周期的風(fēng)電場并網(wǎng)功率，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，具體為: 若當前控制周期的風(fēng)電功率大于前一控制周期的儲能參考輸出功率時，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)； 若當前控制周期的風(fēng)電功率小于前一控制周期的儲能參考輸出功率時，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的利用所述當前控制周期的濾波時間常數(shù)，對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，采用如下公式:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，具體為:
當 P' B (t) > Pmax 時，PB cmd (t) = Pmax ；
當-Pmax ≤P' B (t)≤Pmax 時，PB_cmd ⑴=P ' B ⑴；
當 P' B (t) < -Pmax 時，PB cmd (t) = -Pmax ； 其中，Pmax為儲能系統(tǒng)最大充放電功率限制值；PB Cffld(t)為優(yōu)化后的t控制周期的的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值。
7.一種基于實時調(diào)整濾波時間常數(shù)的儲能系統(tǒng)出力計算裝置，其特征在于，包括: 荷電狀態(tài)計算模塊，用于根據(jù)當前控制周期的儲能系統(tǒng)出力數(shù)據(jù)、控制周期、前一控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)，計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)； Imin波動率計算模塊，用于根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前Imin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率； IOmin波動率計算模塊，用于根據(jù)風(fēng)電場額定輸出功率、當前控制周期之前IOmin內(nèi)各控制周期的儲能參考輸出功率，計算風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率； 充放電確定模塊，用于通過當前控制周期的風(fēng)電功率和前一控制周期的儲能參考輸出功率，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)； 濾波時間常數(shù)計算模塊，用于采用以下調(diào)節(jié)公式計算當前控制周期的濾波時間常數(shù):
T (t) =T (t-1) +a [kpl X (A (t) -frefl) +kdl X [ (J^1 (t) -T1 (t-1)) - (J^1 (t-1) -T1 (t_2))]]
+b [kpl0 X (f10 (t) -frefl0) +kdl0 X [ (f10 (t) -fi0 (t-1)) - (fi0 (t-1) -fi0 (t~2))]] 一階低通濾波模塊，用于利用所述當前控制周期的濾波時間常數(shù)，對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值； 優(yōu)化模塊，用于對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值； 指導(dǎo)模塊，用于利用所述優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值，指導(dǎo)儲能系統(tǒng)出力； 所述調(diào)節(jié)公式中，t為控制周期序號；T(t)為t控制周期的濾波時間常數(shù)；fi(t)為風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率；f1(l(t)為風(fēng)電場并網(wǎng)IOmin波動率；f；efl為Imin波動率最大允許值；frefl0為IOmin波動率最大允許值；a為Imin波動率控制權(quán)重參數(shù)；b為IOmin波動率控制權(quán)重參數(shù)；kpl為Imin波動率比例控制參數(shù)；kpl(l為IOmin波動率比例控制參數(shù)；kdl為Imin波動率微分控制參數(shù)；kdl(l為IOmin波動率微分控制參數(shù)； 其中，a、b根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 (t) > frefl 且 f10 (t) > frefl0 或者 f1 (t) ( frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時，a = b = 0.5 ;
當 (t) > frefl 且 f10 (t) ( frefl0 時，a = 0.7,b = 0.3;
當 f! (t) ( frefl 且 f10 (t) > frefl0 時，& = 0.33 = 0.7;
kpl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值: 當 f\(t) > frefl, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ；
當 f\(t) > frefl, SOC (t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
當 f\(t) > frefl, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
當 f\(t) > frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl yes ；
當 f\(t) > frefl, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl yes ；
當 f\(t) > fr`efl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl yes ； 當 f\(t) ( frefl, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ； 當 f\(t) ( frefl, SOC (t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
當 f\(t) ( frefl, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
當 f\(t) ( frefl, Slow ( SOC (t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = Kpl no ；
當 f\(t) ( frefl, S0C(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl = W1XKpl no ；
當 f\(t) ( frefl, SOC (t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl = W2XKpl no ；
kpl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, S0C(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
當 f10(t) > frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
當 f10(t) > frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) > frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 yes ；
當 f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
當 f1Q(t) ( frefl0, S0C(t) < Slw，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, Slow ( SOC(t) ( Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = Kpl0 no ；
當 f1Q(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)時，kpl0 = W1XKpl0 no ；
當 f10(t) ( frefl0, SOC(t) > Shigh，儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)時，kpl0 = W2XKpl0 no ；
kdl根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 (t) ( frefl 時，kdl = O ; 當(t) > frefl時，kdl取第一設(shè)定值；kdl0根據(jù)如下設(shè)定規(guī)則進行取值:
當 f10(t) ( frefl(!時，kdl0 = O ； 當f1Q(t) > frefl0時，kdl0取第二設(shè)定值； 其中，SOC(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)；SlOT為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的低閾值；Shigh為儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)的高閾值；Kpl yes為f\(t) > frefl時的比例控制參數(shù)基值；Kpl n。為fi(t) ( frefl時的比例控制參數(shù)基值；KplQ yes為f1Q(t) > frefl0時的比例控制參數(shù)基值；KplQno為f1CI(t) ( frefl0時的比例控制參數(shù)基值JpW2為比例控制參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)，并且W1 > I >W2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述荷電狀態(tài)計算模塊采用如下公式計算當前控制周期的儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài):
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于， 所述Imin波動率計算模塊采用如下公式計算風(fēng)電場并網(wǎng)Imin波動率:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述充放電確定模塊具體用于: 若當前控制周期的風(fēng)電功率大于前一控制周期的儲能參考輸出功率時，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)為充電狀態(tài)； 若當前控制周期的風(fēng)電功率小于前一控制周期的儲能參考輸出功率時，確定當前控制周期儲能系統(tǒng)為放電狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述一階低通濾波模塊采用如下公式對風(fēng)電輸出功率進行一階低通濾波，得到當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值:
卜哪 其中，Pi B(t)為t控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值；Pw(t)為t控制周期的風(fēng)電功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述優(yōu)化模塊具體根據(jù)如下規(guī)則，對所述當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值進行限幅，得到優(yōu)化后的當前控制周期的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值:
當 P' B (t) > Pmax 時，PB cmd (t) = Pmax ；
當-Pmax SP' B (t)≤ Pmax 時，PB_cmd ⑴=P ' B ⑴；
當 P' B (t) < -Pmax 時，PB cmd (t) = -Pmax ； 其中，Pmax為儲能系統(tǒng)最大充放電功率限制值；PB—。-⑴為優(yōu)化后的t控制周期的的儲能系統(tǒng)輸出功率指導(dǎo)值。`
【文檔編號】H02J3/28GK103633658SQ201310613358
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】石世前, 陳豪, 李智, 李娜, 宗謹, 柳玉, 張瀅, 蔡建明, 白愷, 劉輝 申請人:國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責任公司