考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统，属于风、储系统储能设备控制领域。其中，数据采集器一端口连接到BESS优化调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性及风电场特性传输给BESS优化调节控制器，BESS优化调节控制器与BESS投切执行器相连，用于根据BESS优化调节控制器的结果来优化BESS的运行。本发明目的是减弱风电场出力特性与负荷波动特性的不一致性对电网的影响，减小电力系统运行过程中的弃风量和电力不足量，为电网提供更加经济、可靠的控制。
【专利说明】考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及风储系统储能设备控制领域，特别设计电池做为储能设备(BESS)其荷电状态优化控制系统。
【背景技术】
[0002]随着大型风电场的发展，风电在电网中的比重越来越高。我国的装机容量越来越大，但一般情况下，风电场出力特性与负荷波动特性存在明显不一致性，风电场在凌晨2时至早上8时输出功率大，其他时间出力较小，尤其是在晚上18时至24时，出力最小。相反，从电力负荷需求角度，凌晨的负荷需求最小，而晚上18时到21时，是负荷闻峰时间段。因此，在风电装机容量较大的系统，存在较大弃风量和电力不足量，不仅浪费了清洁能源和投资，也給系统稳定性带来威胁。由于电力系统要实现供电与用电电量的实时平衡，而风力所发电力又无法储存，因而风电在调峰能力上表现较差，需要其它电源提供备用和调峰服务。
[0003]风储系统的本质是通过为风力发电系统配置储能系统来平滑风电功率波动，使风电功率灵活可控。如果储能系统容量较大，并且有意识地调节其控制策略，储能系统还能在一定程度上平衡负荷、参与调峰。电池储能系统响应速度快，能够在极短时间内实现充放电，对平滑风电功率波动有明显的效果。同时，有意识的对电池荷电状态进行优化，能在一定程度上平衡负荷，参与调峰，对改善风电并网问题具有重要意义。故本发明的储能设备采用电池储能系统。
【发明内容】
[0004]本发明提供考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统，以解决风电场出力特性与负荷波动特性的不一致性对电网影响的问题。
[0005]本发明采用的技术方案是，包括:用于采集电网负荷特性数据及风电场出力特性数据的数据采集器，对数据进行分析处理并产生控制BESS优化运行指令的BESS优化调节控制器，根据BESS优化调节控制器输出的指令来优化BESS运行的BESS投切执行器；其中，数据采集器一端口连接到BESS优化调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性及风电场特性传输给BESS优化调节控制器；BESS优化调节控制器与BESS投切执行器相连，用于根据BESS优化调节控制器的结果来优化BESS的运行。
[0006]本发明目的是减弱风电场出力特性与负荷波动特性的不一致性对电网的影响，减小电力系统运行过程中的的弃风量和电力不足量，为电网提供更加经济、可靠的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明中日前风功率预测和日前负荷预测及其对应的实际曲线图；
[0008]图2是本发明中基于粒子群算法的目标函数优化求解流程图；
[0009]图3是本发明中电池SOC及电网调节容量优化结果图；
[0010]图4是本发明中O点?2点时刻电池SOC控制目标示意图；[0011]图5是本发明中基于预测功率修正的电池SOC控制流程图；
[0012]图6是本发明中电池SOC优化前后运行曲线图。
[0013]图7是本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]包括:用于采集电网负荷特性数据及风电场出力特性数据的数据采集器；对数据进行分析处理并产生控制BESS优化运行指令的BESS优化调节控制器；根据BESS优化调节控制器输出的指令来优化BESS运行的BESS投切执行器；其中，数据采集器一端口连接到BESS优化调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性及风电场特性传输给BESS优化调节控制器；BESS优化调节控制器与BESS投切执行器相连，用于根据BESS优化调节控制器的结果来优化BESS的运行，如图7所示。
[0015]以2丽风力发电机为研究对象，设风场的装机容量为10丽，在此基础上对风电场输出功率和区域负荷 的特性进行研究。图1为日前风功率预测和负荷预测及其对应的实际值。
[0016]考虑负荷特性的风、储系统电池荷电状态优化控制方法，包括如下步骤:
[0017]步骤1:数据采集器从电网调度部门及风电场读取日负荷预测与日风功率出力数据，本步骤的具体解释如下:
[0018]图1中可以看出，风电场在凌晨2时至早上8时这段时间输出功率大，而在其他时间出力较小，尤其是在晚上18时至24时，出力最小。相反，从日前负荷预测可以看出，凌晨的负荷需求最小，而晚上18时到21时，是负荷高峰时间段。也就是说风电场出力特性和负荷的波动特性完全不一致。而通过电池储能系统在负荷低谷期吸收多余电能，在负荷高峰期支撑电网调峰，能够使得电网接纳风电能力增强，在一定程度上平衡负荷，参与调峰，并且让风电场得到更好的经济效益。
[0019]步骤2 =BESS优化调节控制器对数据采集器送来的数据进行分析计算，最终得出优化BESS运行的指令。本步骤的具体解释如下:
[0020]以一天的弃风量和电力不足量之和最小为目标，建立目标函数，同时考虑到系统具有一定的调节容量，对电池储能系统的优化前后结果进行比较分析。
[0021]Pffi—第i个周期的日前风功率预测值。
[0022]PLi——第i个周期的日前负荷预测值。
[0023]Pm——第i个周期的电池充放电功率，充电为正，放电为负。
[0024]PEi—第i个周期的调节容量，吸收功率时为正，发出功率时为负。一般规定，调节容量为最大负荷的2%~5%。本文设定调节容量为0.6MW。
[0025]建立函数yi,用来表示第i个周期的弃风量或者电力不足量。
[0026]
【权利要求】
1.一种考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统，其特征在于包括:用于采集电网负荷特性数据及风电场出力特性数据的数据采集器,对数据进行分析处理并产生控制BESS优化运行指令的BESS优化调节控制器，根据BESS优化调节控制器输出的指令来优化BESS运行的BESS投切执行器；其中，数据采集器一端口连接到BESS优化调节控制器，把采集并处理的电网负荷特性及风电场特性传输给BESS优化调节控制器，BESS优化调节控制器与BESS投切执行器相连，用于根据BESS优化调节控制器的结果来优化BESS的运行。
2.根据权利要求1所述的考虑负荷特性的风储系统电池荷电状态优化控制系统，其特征在于:BESS优化调节控制器对数据采集器送来的数据进行分析计算，最终得出优化BESS运行的指令，具体步骤如下: 以一天的弃风量和电力不足量之和最小为目标，建立目标函数，同时考虑到系统具有一定的调节容量，对电池储能系统的优化前后结果进行比较分析。 Pwi——第i个周期的日前风功率预测值。 Pu——第i个周期的日前负荷预测值。 Pm——第i个周期的电池充放电功率，充电为正，放电为负。 PEi——第i个周期的调节容量，吸收功率时为正，发出功率时为负。一般规定，调节容量为最大负荷的2%~5%。本文设定调节容量为0.6MW。 建立函数yi，用来表示第i个周期的弃风量或者电力不足量。
【文档编号】H02J3/32GK103580051SQ201310581300
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】吕项羽, 李德鑫, 冯博, 潘文霞, 常学飞, 张程程 申请人:国家电网公司, 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院, 吉林省电力科学研究院有限公司, 河海大学