一种平抑光伏功率波动的有功功率优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化调度方法，具体涉及一种平抑光伏功率波动的有功功率优化 调度方法。
【背景技术】
[0002] 分布式光伏发电具有单点接入容量小、分散多点布置、出力不稳定的特点，将会引 起区域潮流和节点电压剧烈波动，加大配电网运行控制难度，降低系统对分布式光伏发电 的接纳能力，并对配电网的稳定运行造成冲击。配置储能系统可以有效解决分布式光伏发 电接入带来的一系列问题，主要体现在：1)平滑分布式光伏发电的波动性，增强可控性；2) 跟踪分布式光伏发电计划出力，提高光储联合发电的可预测性；3)参与配电网削峰填谷， 提升可调度性。然而，针对较大容量的集中式储能电站，如何根据实时调度指令制定功率分 配策略，使其在解决分布式光伏发电并网问题上发挥更大的作用，同时保证储能电站的可 调度性和经济性，是当前分布式光伏电站建设和储能电站进一步推广应用所需要解决的关 键问题。
[0003] 从储能电池的角度来说，过度的充电和过度的放电都会对电池的寿命造成影响。 因此，监控好电池的荷电状态、在储能电站内部合理分配功率调度指令，并将电池的荷电状 态控制在一定范围内是十分必要的。
[0004] 储能电池电站在平滑区域分布式光伏及负荷有功功率波动时，可以依据各电池组 的荷电量作为引导指标，制定功率分配策略优化分配实时调度指令。目前有关储能电站站 内功率分配时充分考虑电池组荷电状态引导调度指令功率分配方法方面的专利、文献、技 术报告等非常少，需要深入研宄和探索。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种平抑光伏功率波动的有功功率优化调度方法，通 过实时读取光伏发电及负荷需求超短期预测值，计算储能电站实时调度指令值，电池组的 荷电状态引导实时调度指令功率分配，在保证平抑区域配电网有功功率波动的同时实现了 储能电站的优化调度，减少了电池组过充过放，从而延长电池组寿命。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] -种平抑光伏功率波动的有功功率优化调度方法，所述方法包括下述步骤，
[0008] (1)实时读取第h个调度周期分布式光伏发电功率，输出超短期预测值pPV(h)和 超短期负荷预测值(h)，计算储能电站有功功率调度指令P ES (h);
[0009] ⑵实时采集储能电站各电池组的运行状态量uk(h)和荷电量SOCk(h);其中，k 为储能电站中第k个电池组；根据采集的储能电站各电池组的运行状态u k(h)和荷电量 SOCk(h)，定义电池组的三种调度状态包括，不可优化放电状态、可优化调度状态和不可优 化充电状态；并分别计算电池组在三种不同状态下的充、放电裕度；
[0010] (3)判断储能电站有功功率调度指令，根据优先调度可优化充、放电电池组，后调 度不可优化充、放电电池组的功率分配优先级原则和优先等比例分配，再以额定功率分配 的功率分配策略，计算储能电站当前调度周期各电池组分配的功率大小；
[0011] ⑷对各电池组的有功功率调度指令汇总并发送至储能电站。
[0012] 优选的，所述步骤（1)包括，将配电区域内波动最小的有功功率作为储能电站有 功功率调度指令P ES (h)，如下式所示：
[0013] min A (h) = A P (h)2 = [P L (h) -Ppv (h) -PES (h) ]2 (1)
[0014] 式（1)中，AP(h)为第h个调度周期有功功率波动差额，Ppv(h)为第h个调度周 期分布式光伏发电功率输出超短期预测，Pjh)为第h个调度周期负荷需求超短期预测， pes00为第h个调度周期储能电站有功功率调度指令；若p ES(h)>〇,则该有功功率调度指令 为放电指令，若PES (h)〈0,则该有功功率调度指令为充电指令。
[0015] 优选的，所述步骤（2)中的实时采集储能电站各电池组的运行状态量uk(h)包括， 当电池组正常运行时，其运行状态量u k(h) = 1 ;当电池组无法正常运行时，其运行状态量 uk(h) = 0〇
[0016] 优选的，所述步骤（2)中的不可优化放电状态包括：当第k个电池组的荷电量为 0<5〇^(/?)<5^ 时，电池组可优化充电，不可优化放电，即不可优化放电电池组；其 中，SOCk(h)为第k个电池组在第h个调度周期的荷电量，_为第k个电池组正常运行 时的最小荷电量。
[0017] 优选的，所述步骤（2)中的可优化调度状态包括：当第k个电池组的荷电量满足 (/〇< SOC厂时，电池组既可优化充电，也可优化放电，称为可优化调度电池 组，5'0C,_为第k个电池组正常运行时允许的最大荷电量；
[0018] 优选的，所述步骤（2)中的不可优化充电状态包括：当第k个电池组的荷电量为 SOC厂< (/7) S1时，电池组可优化放电，不可优化充电，g卩不可优化充电电池组。
[0019] 优选的，所述步骤（2)中的分别计算电池组在三种状态下的充、放电裕度包括：当 电池组处于不可优化放电状态时，其放电裕度和充电裕度分别为：
[0020] SOCmd；I(h) = SOCk(h)
[0021] SOCmc；I(h) = S0Ckmax-S0Ck(h) (2)
[0022] 式⑵中，SOCm(U(h)为不可优化放电状态电池组在第h个调度周期时的放电裕 度，SOCmuQl)为状态电池组在第h个调度周期时的充电裕度；
[0023] 当电池组处于可优化调度状态时，其放电裕度和充电裕度分别为：
[0024] SOCmd；II(h) = SOCk(h)-SOCkmin
[0025] SOCmc；II(h) = S0Ckmax-S0Ck(h) (3)
[0026] 式（3)中，SOCm(UI(h)为可优化调度状态电池组在第h个调度周期时的放电裕度， SOC mc;，n(h)为状态II电池组在第h个调度周期时的充电裕度；
[0027] 当电池组处于不可优化充电状态时，其放电裕度和充电裕度分别为：
[0028] SOCmdIII(h) = SOCk(h)-SOCkmin
[0029] SOCmc，m(h) = l-SOCk(h) (4)
[0030] 式⑷中，SOC^nO!)为不可优化充电状态电池组在第h个调度周期时的放电裕 度，SOCmc;，ni(h)为状态III电池组在第h个调度周期时的充电裕度。
[0031] 优选的，所述步骤（3)中功率分配优先级原则包括：
[0032] 当调度指令为放电指令时，各电池组放电的先后顺序依次为不可优化充电状态、 可优化调度状态和不可优化放电状态；
[0033] 当调度指令为充电指令时，各电池组的充电顺序依次为不可优化放电状态电池 组、可优化调度状态电池组和不可优化充电状态电池组。
[0034] 优选的，所述步骤（3)中，当调度指令为放电指令时，电池组放电功率分配策略包 括：
[0035] 9-1计算不可优化充电电池组的总额定放电功率
[0036] 其中，Uj(h)为第j个不可优化充电电池组在第h个调度周期的运行状态，P dNj为 第j个不可优化充电电池组的额定放电功率，J为当前调度周期不可优化充电电池组总数；
[0037] 若PtotaldN，in(h)彡PES(h)，则P ES(h)在所有不可优化充电电池组按放电裕度大小 Uj(h) XSOC^nuG!)等比例分配，SOC^nuQ!)为第j个不可优化充电电池组在第h个调度 周期的放电裕度；
[0038] 若Pt()taldN，ni(h) < PES(h)，则所有不可优化充电电池组按额定放电功率放电，剩余 的放电调度指令功率在可优化调度电池组和不可优化放电电池组间分配；
[0039]9-2计算可优化调度电池组的总额定放电功率：
[0040] 其中，ujh)为第m个可优化调度电池组在第h个调度周期的运行状态，PdN ni为第 m个可优化调度电池组的额定放电功率，M为当前调度周期可优化调度电池组总数；
[0041 ]若 Pt。僅,n ⑶多 PES (h) _Pt。僅,m (h)，则 PES (h) _Pt。僅,(h)在 池组间按照放电裕度大小11?\50(；(1，11，?等比例分配；其中，50(；(1， 11，?为第111个可 优化调度电池组在第h个调度周期的放电裕度；
[0042] 若Pt()taldN，n (h) < PES (h) -PtotaldN，m (h)，则各可优化调度电池按其额定放电功率放 电，剩余的放电调度指令PES (h) _Pt(rtaldN，In (h) -PtotaldN，n (h)由不可优化放电电池组按其放电 裕度大小us (h) X SOCmd，t s (h)等比例分配；
[0043] 其中，us(h)为第s个不可优化放电电池组在第h个调度周期的运行状态， S〇C m(U，s(h)为第S个不可优化放电电池组在第h个调度周期的放电裕度。
[0044] 优选的，所述步骤（3)中，当调度指令为充电指令时，电池组充电功率分配策 略包括：1〇-1计算不可优化放电电池组的总额定充电功率Pt^^Oi)，其表达式为：
[0045] 其中，P#s为第s个不可优化放电电池组的额定充电功率，S为当前调度周期不可 优化放电电池组总数；
[0046] 若iPt-wO!) |彡|PES(h) |，则PES(h)在所有不可优化放电电池组间按照充电裕 度大小us(h) XSOC^Jh)等比例分配；其中，所述SOC^Jh)为第s个不可优化放电电池 组在第h个调度周期的充电裕度；
[0047] 若| (h) | < | PES (h) |，则各不可优化放电电池按总额定充电功率充电