CN102723743A - 一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法，该系统包括风电子系统控制器和光伏子系统控制器和功率协调控制器；所述协调控制方法将所述并网型风光互补发电系统分为两级进行控制，所述的功率协调控制器为上级控制，所述风电子系统控制器和光伏子系统控制器为下级控制；当所述的并网型风光互补发电系统最大输出功率达到或超过电网调度命令给定的功率时，功率协调控制器中，采用多目标优化方法，对功率给定进行协调分配，并将结果发送下级风电子系统控制器和光伏子系统控制器。本方法实现了协调分配大型风光互补发电系统中风电子系统和光伏子系统的发电功率。采用多目标优化方法，使系统调度运行的效益趋于最大，系统输出功率的平滑性趋于最优。

Description

一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法
技术领域
本发明涉及风光互补发电系统，具体地，涉及并网型风光互补发电系统协调控制的方法。
背景技术
目前风光互补发电系统的研究还处于起步阶段，多为小型并网型，最早由相互独立的并网型风力发电系统和并网型光伏发电系统组成，采用耗能电阻投切抑制风电功率波动。随后出现的直流耦合并网型风光互补发电机组和光伏电池组通过直流母线直接连在一起，然后通过逆变器和交流电网连接，并没有针对风电系统和光伏系统的功率进行协调控制研究。
发明内容
本发明的目的在于，当风光互补发电系统最大功率达到或超过电网调度命令给定的功率时，提供一种功率协调控制方法，协调分配风电子系统和光伏子系统的发电功率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法，该系统包括风电子系统控制器和光伏子系统控制器，它还包括功率协调控制器；所述协调控制方法将所述并网型风光互补发电系统分为两级进行控制，所述的功率协调控制器为上级控制，所述风电子系统控制器和光伏子系统控制器为下级控制；当所述的并网型风光互补发电系统最大输出功率达到或超过电网调度命令给定的功率时，功率协调控制器中，采用多目标优化方法，对功率给定进行协调分配，并将结果发送下级风电子系统控制器和光伏子系统控制器。
所述功率协调控制器接收到功率给定信号，采用多目标优化方法对系统功率调度运行的效益和输出功率平滑性两个指标进行优化，建立两个目标函数：
（1）系统功率调度运行的效益最大化。列写系统调度运行效益的方程式，取倒数得目标函数，使其值趋于最小；
（2）最大限度地平滑输出功率。同步风电子系统和光伏子系统的控制周期，在一个控制周期内，分别求两个子系统的输出功率波动，取和得风光互补发电系统输出功率波动，使其值趋于最小，即输出功率平滑性最优。
两个目标函数的数学模型：
                                                 
 求解系统全局最优解，协调分配风电子系统和光伏子系统的发电功率，将结果，即风电子系统给定功率和光伏子系统给定功率分别发送下级风电子系统控制器和光伏子系统控制器，然后风电子系统控制器和光伏子系统控制器分别控制子系统风力机和光伏电池动作，并将风电子系统和光伏子系统实际功率反馈到功率协调控制器，功率协调控制器继续对系统功率调度运行的效益和输出功率平滑性两个指标进行优化，协调分配风电子系统和光伏子系统的发电功率。
本方法将风光互补发电控制系统分为两级，上级功率协调控制器实现了协调分配大型风光互补发电系统中风电子系统和光伏子系统的发电功率。采用多目标优化方法，使系统调度运行的效益趋于最大，系统输出功率的平滑性趋于最优。
附图说明
图1为本发明的系统递阶控制流程框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法，整个系统由功率协调控制器、风电子系统控制器和光伏子系统控制器组成。
其中功率协调控制器属于上级决策器，在风光互补发电系统最大输出功率达到或超过电网调度命令给定的功率时，采用多目标优化方法，针对系统功率调度运行的效益和输出功率平滑性两个指标进行优化，对风电子系统和光伏子系统发电功率进行协调分配。建立两个目标函数：
（1）系统功率调度运行的效益最大化。列写系统调度运行效益的方程式，取倒数得目标函数，使其值趋于最小；
（2）最大限度地平滑输出功率。同步风电子系统和光伏子系统的控制周期，在一个控制周期内，分别求两个子系统的输出功率波动，取和得风光互补发电系统输出功率波动，使其值趋于最小，即输出功率平滑性最优。
两个目标函数的数学模型：
 
Figure 237739DEST_PATH_IMAGE002
 采用多目标优化方法，建立系统优化模型。
如采用线性加权和法，可建立系统优化模型如下：
 
Figure 653677DEST_PATH_IMAGE003
s.t. 
    
 如采用约束法，可建立系统优化模型如下：
 
s.t.
       
Figure 319647DEST_PATH_IMAGE006
其中：
：风电子系统给定功率；
Figure 129658DEST_PATH_IMAGE008
：光伏子系统给定功率；
Figure 793900DEST_PATH_IMAGE009
：风电子系统实际输出功率；
Figure 786127DEST_PATH_IMAGE010
：光伏子系统实际输出功率；
Figure 809447DEST_PATH_IMAGE011
：当前风速下风电场最大发电功率；
Figure 785493DEST_PATH_IMAGE012
：当前光照强度下光伏电站最大发电功率；
Figure 2012102343647100002DEST_PATH_IMAGE013
：电网调度命令给定功率；
Figure 122933DEST_PATH_IMAGE014
：风电上网电价；
Figure 2012102343647100002DEST_PATH_IMAGE015
：光伏上网电价；
Figure 94300DEST_PATH_IMAGE016
：系统功率调度运行效益对应目标函数的权值；
Figure 2012102343647100002DEST_PATH_IMAGE017
：系统输出功率平滑性对应目标函数的权值；
：容许值；
s.t.：约束条件。
求解系统pareto最优解集，并根据实际要求，在pareto解集中取得全局最优解。

Claims (2)

1.一种并网型风光互补发电系统的协调控制方法，该系统包括风电子系统控制器和光伏子系统控制器，其特征在于：它还包括功率协调控制器；所述协调控制方法将所述并网型风光互补发电系统分为两级进行控制，所述的功率协调控制器为上级控制，所述风电子系统控制器和光伏子系统控制器为下级控制；当所述的并网型风光互补发电系统最大输出功率达到或超过电网调度命令给定的功率时，功率协调控制器中，采用多目标优化方法，对功率给定进行协调分配，并将结果发送下级风电子系统控制器和光伏子系统控制器。
2.权利要求1所述的一种并网型风光互补发电的协调控制方法，其特征在于：所述功率协调控制器接收到功率给定信号，采用多目标优化方法对系统功率调度运行的效益和输出功率平滑性两个指标进行优化，建立两个目标函数：
（1）系统功率调度运行的效益最大化：列写系统调度运行效益的方程式，取倒数得目标函数，使其值趋于最小；
（2）最大限度地平滑输出功率：同步风电子系统和光伏子系统的控制周期，在一个控制周期内，分别求两个子系统的输出功率波动，取和得风光互补发电系统输出功率波动，使其值趋于最小，即输出功率平滑性最优；
所述两个目标函数的数学模型：
Figure 2012102343647100001DEST_PATH_IMAGE002
求解系统全局最优解，协调分配风电子系统和光伏子系统的发电功率，将求解结果，即风电子系统给定功率和光伏子系统给定功率分别发送下级风电子系统控制器和光伏子系统控制器，然后风电子系统控制器和光伏子系统控制器分别控制子系统风力机和光伏电池动作，并将风电子系统和光伏子系统实际功率反馈到功率协调控制器，功率协调控制器继续对系统功率调度运行的效益和输出功率平滑性两个指标进行优化，协调分配风电子系统和光伏子系统的发电功率。
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