CN114069666B - 一种风储系统中储能功率指令的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风储系统中储能功率指令的控制方法及系统，其特征在于，包括：采用复合分数低通滤波器，对获取的风储系统的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令；采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值，本发明能够抑制各类噪声扰动对风储调度指令的影响，从而增强风储系统联合运行的可控性和透明性，可以广泛应用于风电场领域中。

Description

一种风储系统中储能功率指令的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及风电场领域，特别是关于一种风储系统中储能功率指令的控制方法及系统。
背景技术
风速、风向的随机性和波动性使得风电场输出功率的可控性较弱，严重影响风电场的上网电量和局部电力系统的稳定性。
为提高风电场输出功率的可支配性，往往需要在风电场配套一定规模的储能，利用储能的快速充放电特性来抑制风电场输出功率的波动。此时，如何计算储能充放电功率指令值，已经成为风储系统亟需解决的问题。下式为风储系统功率支配模型的表达式：
Figure BDA0003346541580000011
其中，min表示求最小值运算；J为风储系统功率支配函数；β1、β2分别为误差量系数和控制量系数；Pnet(k+1)为第k+1时刻风电场输出功率实际值和储能输出功率实际值之和，且Pnet(k+1)＝Pwind(k+1)+Pess(k+1)，Pwind(k+1)为第k+1时刻风电场输出功率实际值，Pess(k+1)为第k+1时刻储能输出功率实际值；Pdh(k+1)为第k+1时刻的风储调度指令；Pess_d(k+1)、Pess_d(k)分别为第k+1、第k时刻储能输出功率指令值；Cess为储能容量；SOCinf为储能荷电状态下确界；SOCsup为储能荷电状态上确界；Pess_max、Pess_min分别为储能输出功率的最大值、最小值；Eess(k)为第k时刻储能电量值。
由上述风储系统功率支配模型的表达式可知，储能输出功率指令值受各类不确定因素的影响，直接计算难度较大，增大了风储系统输出功率的不稳定性。因此，需要一种能够提高风储系统输出功率可支配性的储能功率指令控制方法，以实现储能输出功率指令值的准确计算，提升风储系统对外输出功率的稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种风储系统中储能功率指令的控制方法及系统，能够实现储能输出功率指令值的准确计算，提升风储系统对外输出功率的稳定性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种风储系统中储能功率指令的控制方法，包括：
采用复合分数低通滤波器，对获取的风储系统的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令；
采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值。
进一步地，所述采用复合分数低通滤波器，对获取的风储系统的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令，包括：
从超短期风电功率预测系统中获取超短期风电功率预测值，并进行加权处理；
采用复合分数低通滤波器，对加权处理后的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令。
进一步地，所述下一时刻的风储调度指令Pdh(k+1)为：
Figure BDA0003346541580000021
其中，k为时刻；n为超短期风电功率预测系统输出的预测值数量；Pi(k)为第k时刻的第i个超短期风电功率预测值；s为频域算子；d1,d2,…,d2α+1为复合分数低通滤波器的第1参数、第2参数……第2α+1参数，α为复合分数低通滤波器的阶数。
进一步地，所述预测值数量n为16，复合分数低通滤波器的阶数α为2，且0<d1,d2,…,d2α+1<1。
进一步地，所述采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值，包括：
①根据下一时刻的风储调度指令、本时刻储能输出功率实际值和本时刻风电场输出功率实际值，确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令；
②风储系统按照下一时刻的储能输出功率指令输出功率；
③获取下一时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值作为本时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值，进入所述步骤①，滚动确定风储系统的储能输出功率指令值。
进一步地，所述风储系统下一时刻的储能输出功率指令Pess_d(k+1)为：
Figure BDA0003346541580000022
其中，A、B分别为状态矩阵、控制矩阵；Eess(k)为第k时刻储能电量值；Pess(k)为第k时刻储能输出功率实际值；Pnet(k)为第k时刻风电场输出功率实际值和储能输出功率实际值之和，且Pnet(k)＝Pwind(k)+Pess(k)，Pwind(k)为第k时刻风电场输出功率实际值。
进一步地，所述状态矩阵
Figure BDA0003346541580000031
控制矩阵
Figure BDA0003346541580000032
第二方面，提供一种风储系统中储能功率指令的控制系统，包括：
风储调度指令确定模块，用于采用复合分数低通滤波器，对超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令；
储能输出功率指令值确定模块，用于采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值。
第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述风储系统中储能功率指令的控制方法对应的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述风储系统中储能功率指令的控制方法对应的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明通过建立复合分数低通滤波器，对加权处理后的短期风电功率预测值进行滤波处理，能够抑制各类噪声扰动对风储调度指令的影响，从而增强风储系统联合运行的可控性和透明性，便于风储系统可靠、高效运行。
2、本发明通过设置的滚动预测器计算储能输出功率指令值，具备实时优化和快速计算的优点，可以明显提升储能的响应速度，提高风储系统的可支配性，利于提高风储系统的稳定运行能力。
综上所述，本发明可以广泛应用于风电场领域中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
本发明实施例提供的风储系统中储能功率指令的控制方法及系统，针对风电场配置储能系统后形成的风储系统，将超短期风电功率值经复合分数低通滤波器得到风储调度指令；基于滚动预测器计算储能输出功率指令值，本发明提高风储系统的可预测性和可配置性，增强风储系统的稳定运行水平。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种风储系统中储能功率指令的控制方法，包括以下步骤：
1)采用复合分数低通滤波器，对获取的风储系统的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令，具体为：
1.1)从超短期风电功率预测系统中获取超短期风电功率预测值，并进行加权处理。
1.2)采用复合分数低通滤波器，对加权处理后的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令。
具体地，风储系统为风电场配置储能系统后形成。
具体地，超短期风电功率预测为预测风电场未来15min～4h的有功功率。
更具体地，下一时刻的风储调度指令Pdh(k+1)为：
Figure BDA0003346541580000041
其中，k为时刻，且k≥1；n为超短期风电功率预测系统输出的预测值数量，且n＞1，i＝1,2,…,n表示第i个取值；Pi(k)为第k时刻的第i个超短期风电功率预测值；s为频域算子；d1,d2,…,d2α+1为复合分数低通滤波器的第1参数、第2参数……第2α+1参数，α为复合分数低通滤波器的阶数。
进一步地，预测值数量n可以为16；复合分数低通滤波器的阶数α可以为2，0<d1,d2,…,d2α+1<1；频域算子s＝j2πf，频率f取决于低通滤波的截止频率，一般取10Hz<f<50Hz。
2)采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值，具体为：
2.1)根据下一时刻的风储调度指令Pdh(k+1)，本时刻储能输出功率实际值Pess(k)，以及本时刻风电场输出功率实际值Pwind(k)，确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令Pess_d(k+1)。
具体地，风储系统第k+1的储能输出功率指令Pess_d(k+1)为：
Figure BDA0003346541580000051
其中，A、B分别为状态矩阵、控制矩阵；Eess(k)为第k时刻储能电量值；Pess(k)为第k时刻储能输出功率实际值；Pnet(k)为第k时刻风电场输出功率实际值和储能输出功率实际值之和，且Pnet(k)＝Pwind(k)+Pess(k)，Pwind(k)为第k时刻风电场输出功率实际值。
进一步地，状态矩阵
Figure BDA0003346541580000052
控制矩阵
Figure BDA0003346541580000053
2.2)风储系统按照下一时刻的储能输出功率指令Pess_d(k+1)输出功率。
2.3)获取下一时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值作为本时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值，进入步骤2.1)，滚动确定风储系统的储能输出功率指令值。
实施例2
本实施例提供一种风储系统中储能功率指令的控制系统，包括：
风储调度指令确定模块，用于采用复合分数低通滤波器，对超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令。
储能输出功率指令值确定模块，用于采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值。
实施例3
本实施例提供一种与本实施例1所提供的风储系统中储能功率指令的控制方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的方法。
所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在处理设备上运行的计算机程序，处理设备运行计算机程序时执行本实施例1所提供的风储系统中储能功率指令的控制方法。
在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
实施例4
本实施例提供一种与本实施例1所提供的风储系统中储能功率指令的控制方法对应的计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的风储系统中储能功率指令的控制方法的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种风储系统中储能功率指令的控制方法，其特征在于，包括：
采用复合分数低通滤波器，对获取的风储系统的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令，包括：
从超短期风电功率预测系统中获取超短期风电功率预测值，并进行加权处理；
采用复合分数低通滤波器，对加权处理后的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令；
所述下一时刻的风储调度指令Pdh(k+1)为：
Figure FDA0003631603830000011
其中，k为时刻；n为超短期风电功率预测系统输出的预测值数量；Pi(k)为第k时刻的第i个超短期风电功率预测值；s为频域算子；d1，d2，...，d2α+1为复合分数低通滤波器的第1参数、第2参数……第2α+1参数，α为复合分数低通滤波器的阶数；
采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值，包括：
①根据下一时刻的风储调度指令、本时刻储能输出功率实际值和本时刻风电场输出功率实际值，确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令；
②风储系统按照下一时刻的储能输出功率指令输出功率；
③获取下一时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值作为本时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值，进入所述步骤①，滚动确定风储系统的储能输出功率指令值；
所述风储系统下一时刻的储能输出功率指令Pess_d(k+1)为：
Figure FDA0003631603830000012
其中，A、B分别为状态矩阵、控制矩阵；Eess(k)为第k时刻储能电量值；Pess(k)为第k时刻储能输出功率实际值；Pnet(k)为第k时刻风电场输出功率实际值和储能输出功率实际值之和，且Pnet(k)＝Pwind(k)+Pess(k)，Pwind(k)为第k时刻风电场输出功率实际值。
2.如权利要求1所述的一种风储系统中储能功率指令的控制方法，其特征在于，所述预测值数量n为16，复合分数低通滤波器的阶数α为2，且0＜d1，d2，...，d2α+1＜1。
3.如权利要求1所述的一种风储系统中储能功率指令的控制方法，其特征在于，所述状态矩阵
Figure FDA0003631603830000013
控制矩阵
Figure FDA0003631603830000014
4.一种风储系统中储能功率指令的控制系统，其特征在于，包括：
风储调度指令确定模块，用于采用复合分数低通滤波器，对超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令，包括：
从超短期风电功率预测系统中获取超短期风电功率预测值，并进行加权处理；
采用复合分数低通滤波器，对加权处理后的超短期风电功率预测值进行滤波处理，得到下一时刻的风储调度指令；
所述下一时刻的风储调度指令Pdh(k+1)为：
Figure FDA0003631603830000021
其中，k为时刻；n为超短期风电功率预测系统输出的预测值数量；Pi(k)为第k时刻的第i个超短期风电功率预测值；s为频域算子；d1，d2，...，d2α+1为复合分数低通滤波器的第1参数、第2参数……第2α+1参数，α为复合分数低通滤波器的阶数；
储能输出功率指令值确定模块，用于采用滚动预测器，根据下一时刻的风储调度指令，实时确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令值，包括：
①根据下一时刻的风储调度指令、本时刻储能输出功率实际值和本时刻风电场输出功率实际值，确定风储系统下一时刻的储能输出功率指令；
②风储系统按照下一时刻的储能输出功率指令输出功率；
③获取下一时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值作为本时刻的储能输出功率实际值以及风电场输出功率实际值，进入所述步骤①，滚动确定风储系统的储能输出功率指令值；
所述风储系统下一时刻的储能输出功率指令Pess_d(k+1)为：
Figure FDA0003631603830000022
其中，A、B分别为状态矩阵、控制矩阵；Eess(k)为第k时刻储能电量值；Pess(k)为第k时刻储能输出功率实际值；Pnet(k)为第k时刻风电场输出功率实际值和储能输出功率实际值之和，且Pnet(k)＝Pwind(k)+Pess(k)，Pwind(k)为第k时刻风电场输出功率实际值。
5.一种处理设备，其特征在于，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现权利要求1-3中任一项所述的风储系统中储能功率指令的控制方法对应的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-3中任一项所述的风储系统中储能功率指令的控制方法对应的步骤。
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