本發(fā)明涉及一種降低功率波動頻率及區(qū)間最大變化率的風電場功率平滑方法,屬于風電控制技術領域。
背景技術:
隨著風力發(fā)電的大力發(fā)展,我國風力發(fā)電在整個電力系統(tǒng)中的比重不斷增加,風電固有的波動性和間歇性給電力系統(tǒng)帶來的沖擊也會越來越大。因而風電并網(wǎng)國家標準對風電場的出力波動、故障穿越、有功無功調節(jié)等方面都做了明確規(guī)定。對風電場出力波動性的考核主要從1分鐘和10分鐘內的最大變化量來看。平抑風電場出力波動除了可從改進風電機組和風電場的控制著手外,利用儲能系統(tǒng)平滑風功率波動也是一條重要的途徑,可以彌補風場控制的局限,減少風電并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊。
前人從儲能系統(tǒng)平滑風功率波動的角度進行了很多研究,但是從配置的儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟型和平滑控制效果來看依然有很大的提升空間。如審定公告日為2016年3月16日,公開號為cn105406498a的中國專利“風力發(fā)電混合儲能系統(tǒng)控制方法”采用小波包分解的方法將風電波動功率信號進行分解,將儲能系統(tǒng)目標功率和儲能設備的荷電狀態(tài)通過模糊控制器得到功率修正系數(shù),對儲能系統(tǒng)目標功率進行一次修正,同時將蓄電池和超級電容修正功率補償量進行二次互補修正,有效地對并網(wǎng)點功率平滑程度以及儲能設備荷電狀態(tài)波動范圍進行了優(yōu)化。審定公告日為2012年9月12日,公開號為cn102664422a的中國專利“一種利用儲能系統(tǒng)平滑風電場輸出功率的方法”引入了風功率預測修正風電場輸出功率和改進的自適應濾波算法,對于不同時刻的輸入功率可以根據(jù)輸入自動計算自適應濾波結構中的時間權重系數(shù),彌補了以往采用基于低通濾波器平滑方法中不同輸入不能對應不同的濾波時間常數(shù)的不足。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種融合小波包的低通濾波風電場功率平滑方法,可以兼具濾去較高波動頻率分量和降低1min和10min內的最大變化量的作用,同時減少電池荷電狀態(tài)soc的變化幅值,延長電池壽命,較其他濾波算法可取得更高的綜合效益。
為了達到上述目的,本發(fā)明的技術方案是提供了一種降低功率波動頻率及區(qū)間最大變化率的風電場功率平滑方法,其特征在于,包括以下步驟:
風電場功率信號通過小波包分解法分解成高頻分量和低頻分量,濾去高頻分量后,將低頻分量經(jīng)過低通濾波算法進一步濾波同時降低出力最大波動量得到預期并網(wǎng)功率,風電場功率與預期并網(wǎng)功率做差后經(jīng)過控制系統(tǒng)對儲能系統(tǒng)下達充放電命令,進而得到實際并網(wǎng)功率。
為減少風電波動對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質量的影響,采用儲能系統(tǒng)平滑風功率波動是有效的途徑。本發(fā)明從國家風電并網(wǎng)標準的相關指標出發(fā),提出的融合小波包的低通濾波算法平滑控制策略,在滿足并網(wǎng)標準中1min和10min考察段指標的同時減少電池荷電狀態(tài)soc的變化幅值,延長電池壽命。
附圖說明
圖1為含儲能系統(tǒng)的風電場結構圖;
圖2為融合小波包的低通濾波控制框圖;
圖3為小波包分解(3層)的示意圖,圖中:
pb是儲能系統(tǒng)的輸出功率;pw是風電功率;pl是小波包的低頻部分;x(s)是風電場出力為;yo(s)是預期并網(wǎng)功率;pg是實際并網(wǎng)功率;y1(s)是儲能系統(tǒng)實際充電功率。
具體實施方式
下面結合具體實施例,進一步闡述本發(fā)明。應理解,這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后,本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于
本技術:
所附權利要求書所限定的范圍。
如圖1所示,為含儲能系統(tǒng)的風電場結構圖:儲能系統(tǒng)一般接在風電場并網(wǎng)口或者每臺風機出力側,在風電場并網(wǎng)口接入儲能系統(tǒng),通過控制儲能系統(tǒng)的輸出功率pb平滑風電場輸出功率pw,使風電系統(tǒng)的并網(wǎng)功率pg達到并網(wǎng)標準。為了保護儲能系統(tǒng),防止電池過充過放,應該限制電池的充放電深度,設定限制荷電狀態(tài)soc保持在合理的區(qū)間。電池的荷電狀態(tài)soc以及電池所允許的最大充放功率等狀態(tài)都對儲能系統(tǒng)控制策略的制定有很大影響。
如圖2所示,為融合小波包的低通濾波控制框圖:風電場功率pw通過小波包分解法將信號的高頻和低頻分量進行分解得到不同頻域的數(shù)據(jù),然后將低頻數(shù)據(jù)pl經(jīng)過低通濾波算法降低出力最大波動量得到預期并網(wǎng)功率yo(s),風電場功率與并網(wǎng)功率做差后經(jīng)過控制系統(tǒng)對儲能系統(tǒng)下達充放電命令,儲能系統(tǒng)相當于低頻濾波器,充放電平抑波動,進而得到實際并網(wǎng)功率pg。
小波包分解法由小波變換法演變而來,可同時對信號的高頻和低頻分量進行分解,有利于分析信號的某些細節(jié)特征。其分解形式為二叉樹形式,小波包分解(3層)的示意圖如圖3所示。
在本方法中,根據(jù)香農(nóng)采樣定理和風場出力特性,選用5層小波包分解,重構第5層32個頻段的功率分量。第1個頻段頻率范圍為0-f0,第2個頻段頻率范圍為f0-2f0,依次類推。0-f0為低頻段,中間頻段為次高頻,最后為高頻段。進行分層越多,則低頻段的截止頻率越小,波動頻率范圍越小。
整體上看,小波包能夠很好的降低功率波動頻率,但局部功率波動量有時不僅沒有降低反而還會增大。針對小波濾波的缺陷,結合一階低通濾波算法,有效降低波動量。既滿足了出力波動量的標準,又可使電池soc波動較少,達到減少充放電次數(shù)的效果。