本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，尤其涉及一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生能源，具有顯著的波動性，這對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。為了減小風(fēng)電場輸出功率波動對電網(wǎng)的影響，實現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)，需要采用有效的平抑方法。考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，旨在通過合理的儲能配置和控制策略，提高風(fēng)電功率的輸出品質(zhì)，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前，針對風(fēng)電場站并網(wǎng)功率短缺平抑問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。部分主要基于風(fēng)電機(jī)組自身調(diào)節(jié)控制，通過變槳距角控制、直流母線電壓控制等方法，調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，以平抑功率波動。但需注意，這些方法可能會影響風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能的效率，因此需權(quán)衡利弊。部分只單一的考慮風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)儲能電站，或者只考慮風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能電站，隨著地區(qū)大規(guī)模風(fēng)電集群的增多，地區(qū)風(fēng)電比例的上升，應(yīng)同時考慮多風(fēng)電場站，多儲能機(jī)組的功率互濟(jì)的協(xié)調(diào)控制策略，以提升地區(qū)功率短缺平抑的穩(wěn)定性。本發(fā)明旨在提出一種應(yīng)對風(fēng)電場站并網(wǎng)功率短缺平抑的風(fēng)電-風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能-風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能功率協(xié)調(diào)控制方法，該方法結(jié)合了風(fēng)電機(jī)組自身的調(diào)節(jié)能力、儲能裝置的快速響應(yīng)特性以及電網(wǎng)的調(diào)度策略，以實現(xiàn)風(fēng)電功率短缺的有效平抑。具體而言，就是根據(jù)在風(fēng)電機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)分別配置儲能裝置，并根據(jù)風(fēng)電功率的實時波動情況，通過智能控制策略來協(xié)調(diào)儲能裝置的充放電過程，從而實現(xiàn)對風(fēng)電功率短缺的平抑，本發(fā)明的技術(shù)方案對于促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒以此，本發(fā)明的目的在于提供一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，以至少解決以上問題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，所述方法包括以下步驟：

4、s1、針對風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點進(jìn)行整合；

5、s2、計算風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點在功率短缺狀態(tài)下的功率有效性；

6、s3、選取風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能作為平衡換流站；

7、s4、通過平衡換流站對風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點進(jìn)行功率統(tǒng)一功率調(diào)度。

8、進(jìn)一步的，在步驟s1中，風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點包括風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)。

9、進(jìn)一步的在步驟s2中，功率有效性包括風(fēng)電機(jī)組可調(diào)度能量評估、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)可調(diào)度能量評估、機(jī)側(cè)調(diào)度能量聚合、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)可調(diào)度能量評估，

10、風(fēng)電機(jī)組可調(diào)度能量評估具體為：

11、通過計算公式:計算風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械功率,其中，為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子半徑，為空氣阻力系數(shù)，為轉(zhuǎn)速，在功率短缺狀態(tài)時，風(fēng)電場站增發(fā)功率受并網(wǎng)點電壓及瞬時風(fēng)速的影響，可提供的額外支撐功率為，其中，為風(fēng)電有效性利用系數(shù)，則風(fēng)電場站n的實時可調(diào)度功率為；

12、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)可調(diào)度能量評估具體為：

13、儲能電站的電池系統(tǒng)在接受調(diào)度任務(wù)時，各電池系統(tǒng)充放電的總功率應(yīng)與調(diào)度任務(wù)相等，通過設(shè)風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能可調(diào)度總能量為，設(shè)置為風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能有效性利用系數(shù)，取值為功率短缺時刻風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能可提供功率比風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能額定容量，機(jī)側(cè)儲能可調(diào)度實時總能量為，則風(fēng)電場站n的實時可調(diào)度功率為，電池的荷電狀態(tài)?soc表示電池剩余容量與額定容量的比值

14、

15、表示第i個風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能的soc；表示第i個風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能soc下限；表示第i個風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)儲能soc上限；

16、機(jī)側(cè)調(diào)度能量聚合具體為：

17、將含儲能電站的風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場站本身瞬時功率裕度與風(fēng)電場站機(jī)側(cè)儲能的瞬時功率調(diào)度裕度看成一個整體

18、

19、限制條件為，同時兼顧考慮不含風(fēng)電機(jī)儲能的風(fēng)電機(jī)組

20、則實時可調(diào)度功率即為；

21、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)可調(diào)度能量評估具體為：

22、儲能電站的電池系統(tǒng)在接受調(diào)度任務(wù)時，各電池系統(tǒng)充放電的總功率應(yīng)與調(diào)度任務(wù)相等，設(shè)機(jī)側(cè)儲能可調(diào)度總能量為，通過設(shè)置為風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能有效性利用系數(shù)，則風(fēng)電網(wǎng)側(cè)實時可調(diào)度功率為，并同時存在

23、

24、表示風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能的soc；表示風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能soc下限；表示風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能soc上限。

25、進(jìn)一步的，在步驟s4中，通過平衡換流站對風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點進(jìn)行功率統(tǒng)一功率調(diào)度具體為：

26、通過對風(fēng)電機(jī)組可調(diào)度能量評估、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)可調(diào)度能量評估、機(jī)側(cè)調(diào)度能量聚合、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)可調(diào)度能量評估中的實時可調(diào)度功率進(jìn)行排序，并且通過將節(jié)點設(shè)置為n個，可劃為?m個分組，其中，m?≥?2?，且每個節(jié)點只包含在一個分組內(nèi)，分組組團(tuán)可以表示如下

27、

28、基于聚類算法，代表矩陣r?=?[r(i,k)]n×n和適選矩陣a=[a(i,k)]n×n，初始化為0，n是所有樣本的數(shù)目，r(i,k)表示第k個樣本適合作為第i個樣本的類代表點的代表程度，a(i,k)表示第i個樣本選擇第k個樣本作為類代表樣本的適合程度，通過使得，選擇λ為該一致性算法的一致性變量，通過與鄰居交換信息更新其一致性變量，最終使得網(wǎng)絡(luò)中所有智能體的一致性變量收斂于統(tǒng)一值，也即λv1=λv2=?λvn，以實現(xiàn)功率的最優(yōu)調(diào)度，其中調(diào)度約束條件，

29、并同時滿足出口節(jié)點節(jié)點的電壓約束，

30、各個節(jié)點的電壓約束滿足如下條件：

31、

32、和分別表示節(jié)點i電壓的最小值和最大值，為電壓約束的置信度，置信區(qū)間給出的是被測量參數(shù)的測量值的可信程度，

33、各條支路的功率約束滿足如下條件：

34、

35、表示支路i允許的最大傳輸功率；表示功率約束的置信度，各條支路的功率在約束的條件范圍之內(nèi)，以防止出現(xiàn)支路功率過大而導(dǎo)致因功率過大而發(fā)生崩潰的問題。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

37、本發(fā)明提出一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，當(dāng)電網(wǎng)產(chǎn)生功率缺額時，提出一種風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、網(wǎng)側(cè)儲能、風(fēng)電機(jī)組共同提供功率支撐的功率短缺平抑方法，對含機(jī)側(cè)儲能的風(fēng)電場站節(jié)點、無機(jī)側(cè)儲能的風(fēng)電場站節(jié)點進(jìn)行功率支撐有效性評估，計算實時功率支撐能力，之后選取網(wǎng)側(cè)儲能電站為平衡換流站，對多個風(fēng)電場站節(jié)點及網(wǎng)側(cè)儲能進(jìn)行上層統(tǒng)一功率調(diào)度，最終實現(xiàn)電網(wǎng)功率缺額平抑。與傳統(tǒng)的單一方法相比，本文提出的方法具有更高的可靠性和有效性。

技術(shù)特征：

1.一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步驟s1中，風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點包括風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步驟s2中，功率有效性包括風(fēng)電機(jī)組可調(diào)度能量評估、風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)可調(diào)度能量評估、機(jī)側(cè)調(diào)度能量聚合、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)可調(diào)度能量評估，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，其特征在于，在步驟s4中，通過平衡換流站對風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能和風(fēng)電機(jī)組的節(jié)點進(jìn)行功率統(tǒng)一功率調(diào)度具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種同時考慮風(fēng)電機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)儲能的功率短缺平抑方法，其背景建立在多個風(fēng)電場站共同并入電力網(wǎng)絡(luò)，部分風(fēng)電場站機(jī)側(cè)配置儲能。當(dāng)電網(wǎng)產(chǎn)生功率缺額時，提出一種風(fēng)電機(jī)側(cè)儲能、風(fēng)電網(wǎng)側(cè)儲能、風(fēng)電機(jī)組共同提供功率支撐的功率短缺平抑方法，首先對含機(jī)側(cè)儲能的風(fēng)電場站節(jié)點、無機(jī)側(cè)儲能的風(fēng)電場站節(jié)點、風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)儲能進(jìn)行功率支撐有效性評估，計算實時功率支撐能力，之后選取網(wǎng)側(cè)儲能電站為平衡換流站，對多個風(fēng)電場站節(jié)點及網(wǎng)側(cè)儲能進(jìn)行上層統(tǒng)一功率調(diào)度，最終實現(xiàn)電網(wǎng)功率缺額平抑，與傳統(tǒng)的單一方法相比，本發(fā)明提出的方法具有更高的可靠性和有效性。

技術(shù)研發(fā)人員：馮汝明,劉小愷,曹斌,王琪,張秀琦,李秀芬,叢雨,蘇珂,苗麗芳,劉鴻清,邢偉,龍楚彪,翟志凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19