本發(fā)明屬于新能源電力領(lǐng)域，具體涉及一種針對風(fēng)電儲能后備電源離網(wǎng)供電期間的能耗最優(yōu)化管理方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、大規(guī)模分布式風(fēng)光新能源并入電網(wǎng)，能夠取代部分傳統(tǒng)發(fā)電廠提高新能源發(fā)電的比例，從而緩解溫室氣體排放等壞境污染問題。隨著中國海岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等臺風(fēng)地區(qū)的裝機(jī)規(guī)模越來越大，受到臺風(fēng)嚴(yán)重影響的風(fēng)電機(jī)組范圍也越來越廣。偏航系統(tǒng)系風(fēng)電機(jī)組的主要設(shè)備之一，盡管偏航電機(jī)的運行功率并不大，但是一旦無法運行，則機(jī)組在風(fēng)速矢量的方向變化時無法快速平穩(wěn)的對風(fēng)，增加極限載荷、疲勞載荷，極大增加風(fēng)機(jī)倒塔風(fēng)險。

2、從風(fēng)電機(jī)組設(shè)備選型和設(shè)計的角度出發(fā)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)計應(yīng)該考慮臺風(fēng)過程中外電網(wǎng)斷電、場內(nèi)備用市電失電而引起的惡劣工況，在各風(fēng)電機(jī)組配備分散式儲能系統(tǒng)用于機(jī)組后備供電，在臺風(fēng)期間外電網(wǎng)斷電、全場失電情況下能夠保證風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)和偏航、變槳等系統(tǒng)正常運行，在一定的偏航誤差范圍內(nèi)，可以有效降低葉片和塔筒的設(shè)計荷載，提高風(fēng)電機(jī)組的綜合可靠性，降低臺風(fēng)地區(qū)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計余量。

3、在臺風(fēng)來臨、風(fēng)場斷電情況下，風(fēng)電機(jī)組處在離網(wǎng)運行狀態(tài)。依靠分散式儲能系統(tǒng)為風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)提供后備電源，可保障系統(tǒng)正常工作，有效降低機(jī)組的載荷，避免臺風(fēng)對機(jī)組帶來的倒塔等災(zāi)害。風(fēng)電機(jī)組在離網(wǎng)時，需要保證偏航、變槳、通信等系統(tǒng)的供電直至重新并網(wǎng)。從保障風(fēng)電機(jī)組安全方面來看，在臺風(fēng)等極端天氣下，若風(fēng)電場的電力系統(tǒng)發(fā)生脫網(wǎng)、各機(jī)組和升壓站線路斷開等事故，在這種情況下，要保證各風(fēng)機(jī)的偏航、人員升降系統(tǒng)等設(shè)備的動力供應(yīng)，避免機(jī)組持續(xù)受到大載荷作用，機(jī)艙大幅度擺動，風(fēng)輪無法調(diào)整對風(fēng)的工況。從人員安全方面出發(fā)，突然斷電導(dǎo)致升降系統(tǒng)暫停帶來了相應(yīng)的工作隱患，因此由儲能備用電源為各機(jī)組的升降系統(tǒng)提供緊急用電是較為必要的。風(fēng)電機(jī)組離網(wǎng)運行時需要協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部各個子系統(tǒng)的用電量和用電優(yōu)先級，確保供電時長滿足安全穩(wěn)定越過離網(wǎng)期的要求，但目前未有成熟的應(yīng)用于風(fēng)電分散式儲能離網(wǎng)供電期間的能耗最優(yōu)化管理方法。

4、在我國海岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等臺風(fēng)地區(qū)的裝機(jī)規(guī)模越來越大的背景下，以延長風(fēng)電機(jī)組離網(wǎng)供電時間為目標(biāo)的離網(wǎng)能耗最優(yōu)化管理方法將具備越來越重要的市場價值。

5、目前風(fēng)電機(jī)組的后備電源常使用柴油發(fā)電機(jī)方案，外置在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)平臺上，存在以下問題：柴油發(fā)電機(jī)油耗量大、能效低、污染物排放大，且設(shè)備后期維護(hù)工作量大，在海岸以及海上風(fēng)電項目應(yīng)用中，柴油發(fā)電機(jī)更受限于運輸條件、海上柴油監(jiān)管、排放管控等因素。采用分布式儲能系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的后備電源，可解決污染物排放問題，還可提供遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，便于維護(hù)和管理，是更為先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的后備電源方案。從現(xiàn)有分散式儲能系統(tǒng)技術(shù)來看，離網(wǎng)工作期間的供電管理還不夠精細(xì)，控制策略較為粗放，容易在離網(wǎng)期間結(jié)束前消耗所有儲存的電能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種針對風(fēng)電儲能后備電源離網(wǎng)供電期間的能耗最優(yōu)化管理方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，解決了現(xiàn)有的分散式儲能系統(tǒng)在離網(wǎng)工作期間的供電管理還不夠精細(xì)，控制策略較為粗放，容易在離網(wǎng)期間結(jié)束前消耗所有儲存的電能。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供的一種針對風(fēng)電儲能后備電源離網(wǎng)供電期間的能耗最優(yōu)化管理方法，包括以下步驟：

4、步驟1，獲取目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組對應(yīng)的儲能后備電源的運行狀態(tài)，其中，當(dāng)儲能后備電源為放電狀態(tài)時，計算儲能后備電源對應(yīng)的可放電時間；

5、步驟2，根據(jù)得到的可放電時間對目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組的每個用電設(shè)備的供電窗口進(jìn)行縮減；

6、步驟3，根據(jù)縮減后的供電窗口計算儲能后備電源對應(yīng)的可用后備小時數(shù)；

7、步驟4，根據(jù)得到的可用后備小時數(shù)調(diào)整目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備的供電窗口。

8、優(yōu)選地，步驟1中，計算儲能后備電源對應(yīng)的可放電時間，具體方法是：

9、統(tǒng)計目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備在設(shè)定時間t內(nèi)的平均功率；

10、利用得到的平均功率結(jié)合每個用電設(shè)備當(dāng)前供電窗口寬度，計算得到每個用電設(shè)備對應(yīng)的平均運行功率；

11、根據(jù)得到的每個用電設(shè)備對應(yīng)的平均運行功率估算所有用電設(shè)備在當(dāng)前計算周期內(nèi)的耗電功率；

12、根據(jù)機(jī)組當(dāng)前發(fā)電功率、儲能后備電源當(dāng)前最大有功功率、用電設(shè)備的耗電功率以及儲能后備系統(tǒng)剩余電量，計算得到可放電時間。

13、優(yōu)選地，步驟2中，根據(jù)得到的可放電時間對目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組的每個用電設(shè)備的供電窗口進(jìn)行縮減，具體方法是：

14、當(dāng)可放電時間小于設(shè)定閾值時，獲取目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備在設(shè)定時間段t內(nèi)的用電功率；

15、按照用電功率從大到小的順序?qū)⑺杏秒娫O(shè)備進(jìn)行排序，得到用電設(shè)備列表；

16、按照用電設(shè)備列表中的排序判斷每個用電設(shè)備的供電窗口寬度是否已經(jīng)達(dá)到最小供電窗口寬度，根據(jù)判斷結(jié)果縮減對應(yīng)用電設(shè)備的供電窗口，其中：

17、若第i個用電設(shè)備當(dāng)前的供電窗口寬度大于最小供電窗口寬度，則將第i個用電設(shè)備供電窗口寬度縮減至設(shè)定值；

18、若第i個用電設(shè)備當(dāng)前的供電窗口寬度等于最小供電窗口寬度，則第i個用電設(shè)備供電窗口寬度不變。

19、優(yōu)選地，所述設(shè)定值為widi-δwid，其中，δwid為供電窗口寬度的修改增量，本技術(shù)逐步縮減供電寬度；widi為每個用電設(shè)備的供電窗口寬度。

20、優(yōu)選地，步驟4中，根據(jù)得到的可用后備小時數(shù)調(diào)整目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備的供電窗口，具體方法是：

21、將得到的可用后備小時數(shù)與期望可用后備時間進(jìn)行比較，其中：

22、當(dāng)可用后備小時數(shù)小于期望可用后備時間，則返回至步驟3；

23、當(dāng)可用后備小時數(shù)大于期望可用后備時間，且儲能后備電源的剩余電量滿足預(yù)設(shè)條件時，則增加每個用電設(shè)備的供電窗口寬度直至所有用電設(shè)備的供電窗口寬度等于1。

24、優(yōu)選地，步驟4中，根據(jù)得到的可用后備小時數(shù)調(diào)整目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備的供電窗口，具體方法是：

25、將得到的可用后備小時數(shù)與期望可用后備時間進(jìn)行比較，其中：

26、當(dāng)可用后備小時數(shù)小于期望可用后備時間，則返回至步驟3；

27、當(dāng)可用后備小時數(shù)大于期望可用后備時間，且儲能后備電源的剩余電量滿足預(yù)設(shè)條件時，則增加每個用電設(shè)備的供電窗口寬度直至儲能后備電源的可用后備小時數(shù)接近于期望可用后備時間。

28、一種風(fēng)電儲能備電離網(wǎng)運行期間的能耗最優(yōu)化管理系統(tǒng)，包括：

29、可放電時間計算單元，用于獲取目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組對應(yīng)的儲能后備電源的運行狀態(tài)，其中，當(dāng)儲能后備電源為放電狀態(tài)時，計算儲能后備電源對應(yīng)的可放電時間；

30、供電窗口縮減單元，用于根據(jù)得到的可放電時間對目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組的每個用電設(shè)備的供電窗口進(jìn)行縮減；

31、可用后備小時數(shù)計算單元，用于根據(jù)縮減后的供電窗口計算儲能后備電源對應(yīng)的可用后備小時數(shù)；

32、供電窗口調(diào)整單元，用于根據(jù)得到的可用后備小時數(shù)調(diào)整目標(biāo)風(fēng)電機(jī)組每個用電設(shè)備的供電窗口。

33、一種計算機(jī)設(shè)備，包括：

34、處理器，適用于執(zhí)行計算機(jī)程序；

35、計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時，執(zhí)行所述的方法。

36、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的方法。

37、一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品包括計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的方法。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

39、本發(fā)明提供一種風(fēng)電儲能備電離網(wǎng)運行期間的能耗最優(yōu)化管理方法，基于當(dāng)前風(fēng)況和風(fēng)功率預(yù)測，結(jié)合各類用電負(fù)載的重要程度，計算可用小時數(shù)，按照儲能系統(tǒng)的實際荷電狀態(tài)，收集風(fēng)電場機(jī)組scada監(jiān)控的相關(guān)自耗電記錄以及變電站站用電記錄，確定分配權(quán)重和供電開放時間；本方法可延長風(fēng)電機(jī)組離網(wǎng)供電時間，減少儲能系統(tǒng)過放的次數(shù)，延長后備儲能系統(tǒng)壽命，也可在設(shè)計階段為儲能系統(tǒng)容量配置提供參考。

40、本發(fā)明為風(fēng)電儲能后備系統(tǒng)提供了一個控制和延長可用后備時間的設(shè)備能耗調(diào)節(jié)途徑，可增強(qiáng)現(xiàn)有儲能后備系統(tǒng)的運行時長。在機(jī)組設(shè)計階段可幫助減少儲能后備系統(tǒng)的配置成本，在場站運營階段可幫助延長后備運行時間和增強(qiáng)離網(wǎng)運行安全性，從而提升風(fēng)電場運行的整體經(jīng)濟(jì)效益。本方法具有較強(qiáng)的運行可靠性與穩(wěn)定性，即使在系統(tǒng)個別執(zhí)行器出現(xiàn)故障的情況下，仍然可以通過控制其他設(shè)備繼續(xù)發(fā)揮效用。

41、本發(fā)明方法在風(fēng)電儲能后備系統(tǒng)裝備數(shù)量逐漸增長以及沿海受臺風(fēng)影響區(qū)域新能源場站規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，將具備越來越重要的意義。