CN115912491B - 分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质，涉及电网调峰调频技术领域，其技术方案要点是：依据影响发电功率的第一不确定因素与影响负荷功率的第二不确定因素之间的关联因素对预测光伏发电功率与预测负荷功率的波动误差进行抵消处理，可以得到范围较小的预测功率波动范围，在通过范围较小的预测功率波动范围对光伏储能电池参与调峰调频的工作功率进行精确分析，从而降低传统发电机组中一次调频的频次和波动幅度，还可以降低二次调频的次数，同时增强了光伏储能电池的利用了，实现了分布式光伏发电转化效率的最大化，减少弃光情况。

Description

分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质

技术领域

本发明涉及电网调峰调频技术领域，更具体地说，它涉及分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质。

背景技术

由于光伏发电具有一定的随机性和波动性，所以光伏发电功率并入电网后对于整个电力系统运行的稳定性具有一定影响。尤其是对于分布式光伏发电而言，由于其分布范围较广，影响其发电功率的各个因素之间差异明显，导致对分布式光伏发电功率的预测结果具有一定的波动与误差，这就对电力系统运行过程中的调峰调频提出了更高的要求。

目前，光伏发电功率接入电网后，主要是依据预测的光伏发电功率和预测的负荷功率的变化情况，来控制传统发电机组的发电功率和/或控制储能电池在充放电模式下的工作功率来实现电力系统稳定运行的调峰，再结合传统发电机组的一次调频与二次调频来实现电力系统稳定运行的调频。然而，不仅仅是预测的光伏发电功率存在波动性与随机性，预测的负荷功率也存在较强的随机性，两种预测功率之间的误差叠加后进一步增加了电力系统调峰调频的控制难度；一方面，增加了传统发电机组中一次调频与二次调频的频次和幅度，严重影响了传统发电机组的使用寿命；另一方面，降低了储能电池的利用率，提高了传统发电机组的综合出力，且分布式光伏发电在运行过程中存在一定的弃光情况。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供分布式光伏发电调峰调频控制方法、系统、终端及介质，在通过范围较小的预测功率波动范围对光伏储能电池参与调峰调频的工作功率进行精确分析，从而降低传统发电机组中一次调频的频次和波动幅度，还可以降低二次调频的次数，同时增强了光伏储能电池的利用了，实现了分布式光伏发电转化效率的最大化，减少弃光情况。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了分布式光伏发电调峰调频控制方法，包括以下步骤：

获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；

获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；

从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；

依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制。

进一步的，所述第一因素系数的绝对值与相应第一不确定因素影响发电功率的变化强度呈正相关；若第一不确定因素影响发电功率呈递增变化时，则相应的第一因素系数取值为正；若第一不确定因素影响发电功率呈递减变化时，则相应的第一因素系数取值为负；

和/或，所述第二因素系数的绝对值与相应第二不确定因素影响负荷功率的变化强度呈正相关；若第二不确定因素影响负荷功率呈递增变化时，则相应的第二因素系数取值为正；若第二不确定因素影响负荷功率呈递减变化时，则相应的第二因素系数取值为负。

进一步的，所述关联因素为相应的第一不确定因素和第二不确定因素之间存在关联关系，且第一不确定因素对发电功率的影响变化趋势与第二不确定因素对负荷功率的影响变化趋势相同。

进一步的，所述预测功率波动范围的分析过程具体为：

从第一不确定因素、第二不确定因素中滤除关联因素后分别得到第一目标因素、第二目标因素；

分析第一目标因素在不同极限触发情况下对预测光伏发电功率的波动值，分别得到发电波动下限值和发电波动上限值；

分析第二目标因素在不同极限触发情况下对预测负荷功率的波动值，分别得到负荷波动下限值和负荷波动上限值；

以发电波动下限值与负荷波动上限值之差确定预测波动下限值，并以发电波动上限值与负荷波动下限值之差确定预测波动上限值，预测波动下限值与预测波动上限值确定预测功率波动范围。

进一步的，所述极限触发情况为具有相同影响变化趋势的所有第一目标因素或所有第二目标因素同时触发。

进一步的，所述光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率确定过程具体为：

依据第二变化值与第一变化值之差初步确定光伏储能电池的输入输出功率；

依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，得到光伏储能电池的工作功率；

其中，若工作功率大于0，则光伏储能电池的工作模式为充电模式；若工作功率小于0，则光伏储能电池的工作模式为放电模式。

进一步的，所述工作功率的计算公式具体为：

其中，P_G表示光伏储能电池参与调峰调频的工作功率；ΔP₁表示第一变化值；ΔP₂表示的第二变化值；P_max表示预测功率波动范围的预测波动上限值；P_min表示预测功率波动范围的预测波动下限值。

第二方面，提供了分布式光伏发电调峰调频控制系统，包括：

发电功率分析模块，用于获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；

负荷功率分析模块，用于获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；

预测波动分析模块，用于从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；

调峰调频控制模块，用于依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制。

第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法。

第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的分布式光伏发电调峰调频控制方法，依据影响发电功率的第一不确定因素与影响负荷功率的第二不确定因素之间的关联因素对预测光伏发电功率与预测负荷功率的波动误差进行抵消处理，可以得到范围较小的预测功率波动范围，在通过范围较小的预测功率波动范围对光伏储能电池参与调峰调频的工作功率进行精确分析，从而降低传统发电机组中一次调频的频次和波动幅度，还可以降低二次调频的次数，同时增强了光伏储能电池的利用了，实现了分布式光伏发电转化效率的最大化，减少弃光情况；

2、本发明在对抵消预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的波动误差分析时，不仅仅考虑了不确定因素影响功率的趋势方向，还考虑了不确定因素影响的强度，并结合极限触发情况的波动分析，使得预测功率波动范围更加准确、可靠；

3、本发明依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，使得光伏储能电池的工作频率更加趋近于误差波动的均值，从而降低传统发电机组参与调峰调频的难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中的流程图；

图2是本发明实施例中的系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：分布式光伏发电调峰调频控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；

步骤S2：获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；

步骤S3：从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；

步骤S4：依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制。

需要说明的是，第一因素系数的绝对值与相应第一不确定因素影响发电功率的变化强度呈正相关；若第一不确定因素影响发电功率呈递增变化时，则相应的第一因素系数取值为正；若第一不确定因素影响发电功率呈递减变化时，则相应的第一因素系数取值为负。

此外，第二因素系数的绝对值与相应第二不确定因素影响负荷功率的变化强度呈正相关；若第二不确定因素影响负荷功率呈递增变化时，则相应的第二因素系数取值为正；若第二不确定因素影响负荷功率呈递减变化时，则相应的第二因素系数取值为负。

本发明在对抵消预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的波动误差分析时，不仅仅考虑了不确定因素影响功率的趋势方向，还考虑了不确定因素影响的强度，并结合极限触发情况的波动分析，使得预测功率波动范围更加准确、可靠。

关联因素为相应的第一不确定因素和第二不确定因素之间存在关联关系，且第一不确定因素对发电功率的影响变化趋势与第二不确定因素对负荷功率的影响变化趋势相同。例如，太阳辐照强度与天气因素中的温度。

预测功率波动范围的分析过程具体为：从第一不确定因素、第二不确定因素中滤除关联因素后分别得到第一目标因素、第二目标因素；分析第一目标因素在不同极限触发情况下对预测光伏发电功率的波动值，分别得到发电波动下限值和发电波动上限值；分析第二目标因素在不同极限触发情况下对预测负荷功率的波动值，分别得到负荷波动下限值和负荷波动上限值；以发电波动下限值与负荷波动上限值之差确定预测波动下限值，并以发电波动上限值与负荷波动下限值之差确定预测波动上限值，预测波动下限值与预测波动上限值确定预测功率波动范围。

需要说明的是，极限触发情况为具有相同影响变化趋势的所有第一目标因素或所有第二目标因素同时触发。

光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率确定过程具体为：依据第二变化值与第一变化值之差初步确定光伏储能电池的输入输出功率；依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，得到光伏储能电池的工作功率。其中，若工作功率大于0，则光伏储能电池的工作模式为充电模式；若工作功率小于0，则光伏储能电池的工作模式为放电模式。

例如，工作功率的计算公式具体为：

其中，P_G表示光伏储能电池参与调峰调频的工作功率；ΔP₁表示第一变化值；ΔP₂表示的第二变化值；P_max表示预测功率波动范围的预测波动上限值；P_min表示预测功率波动范围的预测波动下限值。

本发明依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，使得光伏储能电池的工作频率更加趋近于误差波动的均值，从而降低传统发电机组参与调峰调频的难度。

实施例2：分布式光伏发电调峰调频控制系统，该系统用于实现实施例1中所记载的分布式光伏发电调峰调频控制方法，如图2所示，包括发电功率分析模块、负荷功率分析模块、预测波动分析模块和调峰调频控制模块。

其中，发电功率分析模块，用于获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；负荷功率分析模块，用于获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；预测波动分析模块，用于从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；调峰调频控制模块，用于依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制。

工作原理：本发明依据影响发电功率的第一不确定因素与影响负荷功率的第二不确定因素之间的关联因素对预测光伏发电功率与预测负荷功率的波动误差进行抵消处理，可以得到范围较小的预测功率波动范围，在通过范围较小的预测功率波动范围对光伏储能电池参与调峰调频的工作功率进行精确分析，从而降低传统发电机组中一次调频的频次和波动幅度，还可以降低二次调频的次数，同时增强了光伏储能电池的利用了，实现了分布式光伏发电转化效率的最大化，减少弃光情况。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.分布式光伏发电调峰调频控制方法，其特征是，包括以下步骤：

获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；

获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；

从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；

依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制；

所述第一因素系数的绝对值与相应第一不确定因素影响发电功率的变化强度呈正相关；若第一不确定因素影响发电功率呈递增变化时，则相应的第一因素系数取值为正；若第一不确定因素影响发电功率呈递减变化时，则相应的第一因素系数取值为负；

和/或，所述第二因素系数的绝对值与相应第二不确定因素影响负荷功率的变化强度呈正相关；若第二不确定因素影响负荷功率呈递增变化时，则相应的第二因素系数取值为正；若第二不确定因素影响负荷功率呈递减变化时，则相应的第二因素系数取值为负；

所述关联因素为相应的第一不确定因素和第二不确定因素之间存在关联关系，且第一不确定因素对发电功率的影响变化趋势与第二不确定因素对负荷功率的影响变化趋势相同；

所述光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率确定过程具体为：

依据第二变化值与第一变化值之差初步确定光伏储能电池的输入输出功率；

依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，得到光伏储能电池的工作功率；

其中，若工作功率大于0，则光伏储能电池的工作模式为充电模式；若工作功率小于0，则光伏储能电池的工作模式为放电模式；

所述工作功率的计算公式具体为：

其中，PG表示光伏储能电池参与调峰调频的工作功率；ΔP1表示第一变化值；ΔP2表示的第二变化值；Pmax表示预测功率波动范围的预测波动上限值；Pmin表示预测功率波动范围的预测波动下限值。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法，其特征是，所述预测功率波动范围的分析过程具体为：

从第一不确定因素、第二不确定因素中滤除关联因素后分别得到第一目标因素、第二目标因素；

分析第一目标因素在不同极限触发情况下对预测光伏发电功率的波动值，分别得到发电波动下限值和发电波动上限值；

分析第二目标因素在不同极限触发情况下对预测负荷功率的波动值，分别得到负荷波动下限值和负荷波动上限值；

以发电波动下限值与负荷波动上限值之差确定预测波动下限值，并以发电波动上限值与负荷波动下限值之差确定预测波动上限值，预测波动下限值与预测波动上限值确定预测功率波动范围。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法，其特征是，所述极限触发情况为具有相同影响变化趋势的所有第一目标因素或所有第二目标因素同时触发。

4.分布式光伏发电调峰调频控制系统，其特征是，包括：

发电功率分析模块，用于获取分布式光伏发电站的日前光伏发电功率、预测光伏发电功率、影响发电功率的第一不确定因素以及第一不确定因素所对应的第一因素系数；

负荷功率分析模块，用于获取用电端的日前负荷功率、预测负荷功率、影响负荷功率的第二不确定因素以及第二不确定因素分配所对应的第二因素系数；

预测波动分析模块，用于从第一不确定因素和第二不确定因素中选取关联因素，并将预测光伏发电功率和预测负荷功率中关联因素的影响结果滤除后分析预测光伏发电功率与预测负荷功率之间的预测功率波动范围；

调峰调频控制模块，用于依据预测光伏发电功率相对于日前光伏发电功率的第一变化值、预测负荷功率相对于日前负荷功率的第二变化值以及预测功率波动范围确定光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率，同时结合传统发电机组的一次调频和二次调频实现分布式光伏发电的调峰调频控制；

所述第一因素系数的绝对值与相应第一不确定因素影响发电功率的变化强度呈正相关；若第一不确定因素影响发电功率呈递增变化时，则相应的第一因素系数取值为正；若第一不确定因素影响发电功率呈递减变化时，则相应的第一因素系数取值为负；

和/或，所述第二因素系数的绝对值与相应第二不确定因素影响负荷功率的变化强度呈正相关；若第二不确定因素影响负荷功率呈递增变化时，则相应的第二因素系数取值为正；若第二不确定因素影响负荷功率呈递减变化时，则相应的第二因素系数取值为负；

所述关联因素为相应的第一不确定因素和第二不确定因素之间存在关联关系，且第一不确定因素对发电功率的影响变化趋势与第二不确定因素对负荷功率的影响变化趋势相同；

所述光伏储能电池参与调峰调频的工作模式和工作功率确定过程具体为：

依据第二变化值与第一变化值之差初步确定光伏储能电池的输入输出功率；

依据输入输出功率在预测功率波动范围中的分布位置对输入输出功率进行波动调控，得到光伏储能电池的工作功率；

其中，若工作功率大于0，则光伏储能电池的工作模式为充电模式；若工作功率小于0，则光伏储能电池的工作模式为放电模式；

所述工作功率的计算公式具体为：

其中，PG表示光伏储能电池参与调峰调频的工作功率；ΔP1表示第一变化值；ΔP2表示的第二变化值；Pmax表示预测功率波动范围的预测波动上限值；Pmin表示预测功率波动范围的预测波动下限值。

5.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3中任意一项所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法。

6.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-3中任意一项所述的分布式光伏发电调峰调频控制方法。