一种光储电站的并网功率平抑方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光储发电控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种光储电站的并网功 率平抑方法。
【背景技术】
[0002] 光伏发电具有无污染、无噪声的特性，是理想的可再生能源，具有广阔的应用前 景。目前光伏发电正从补充能源走向替代能源。但是，光伏发电受光照强度、温度等外界环 境因素的影响较大，从而导致输出功率常产生剧烈的波动，该波动对电网的安全、稳定运行 带来巨大威胁。
[0003] 光伏并网发电系统的功率平抑研究起步较晚，技术尚不成熟，通常的做法是弃光 限电，即控制光伏发电功率偏移最大功率点，以降低并网功率的变化率，显然这种做法以浪 费光伏能源为代价。储能系统具有快速灵活的功率调节能力，同时具备能量的双向流动，在 保证光伏能源充分利用的前提下，平抑光伏发电的功率波动。
[0004] 平抑功率波动的控制方法主要有低通滤波法、功率预测法和滑动平均法，这些方 法都能利用储能系统补偿或吸收光伏输出功率实际值和并网功率参考值之间的差额，达到 "削峰填谷"的目的。然而，功率预测法在长时间上能够预测光伏的发电功率，但短时存在较 大的偏差，该偏差可能超过30%以上。另外，以上方法均未考虑储能电池的荷电状态，极有 可能出现电池过充过放的情况，从而影响储能设备的使用寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种光储电站的并网 功率平抑方法，优化并网型光储发电站的运行，在保证平抑并网功率，提高发电质量的同 时，提高太阳能资源的利用率和延长储能电池的使用寿命。
[0006] 本发明提供的光储电站的并网功率平抑方法，包括：
[0007] 步骤1 :接收光伏发电瞬时功率Ppw(k)和光伏发电预测数据Ppvp[N];其中PpwGO 为第k时刻的光伏发电瞬时功率；Ppvp [N]表示数据长度为N的光伏发电预测数据；
[0008] 根据所述光伏发电瞬时功率PpwGO对所述光伏发电预测数据Ppvp [N]进行平滑处 理得到平滑后的光伏发电预测数据PpvJN]，同时计算光伏发电预测数据Ppvp[N]的平均值 Ppva ；
[0009] 步骤2 :根据光储电站中的储能电池特性建立电池模型，结合所述平滑后的光伏 发电预测数据PpvJN]和所述平均值Ppva建立闭环控制系统，预测出所述光储电站的并网功 率 Pgridl;
[0010] 步骤3 :以（Pffldl-Ppw (k))的结果Pbat (k)为功率指令输出功率或吸收功率；其中， 当结果Pbat (k)为正数时表示吸收功率，为负数时表示输出功率。
[0011] 进一步，所述步骤1中根据所述光伏发电瞬时功率PpwGO对所述光伏发电预测数 据Ppvp[N]进行平滑处理得到平滑后的光伏发电预测数据PpvJN]的具体步骤包括：
[0012] 步骤11 :计算所述光伏发电瞬时功率的均值Pp";
[0013] 步骤12 :将所述均值Ppw与所述光伏发电预测数据Ppvp[N]按照一定比例叠加后得 到平滑后的光伏发电预测数据PpvJN]，公式为：
[0014] Ppvs(i) = aPpvr+(l-a)Ppvp(i);其中，α 比例系数，介于〇 ~1 之间，i 取 1，2， 3，…，No
[0015] 所述步骤11进一步包括：利用加权平均算法的公式：
廿算均值Ppw;其中，M为光伏瞬时发电功率的采样点 数。
[0017] 进一步，所述步骤2中的电池模型为：S0C1+1= SOCfI^P^ahAt ;
[0018] 其中，SOCjP SOC 1+1分别为第i时刻、第i+1时刻的储能电池荷电状态，K为储能 电池充放电功率的比例系数，Pbat(i)为第i时刻的储能电池输入或输出的功率，At为第i 时刻与第i+Ι时刻之间的时间间隔；当Pbat(i)为正数时表示输入功率，为负数时表示输出 功率。
[0019] 所述步骤2中建立闭环控制系统，预测出所述光储电站的并网功率步骤进 一步包括：
[0020] 将30(：1与参考值SOCraf相减，将差值通过比例控制器，经比例控制器放大后与所述 光伏发电预测数据的平均值Ppva叠加，预测出第i时刻的并网功率pg"d(i)，将所述平滑后 的光伏发电预测数据PpvJj]与所述并网功率pg"d(i)作差后得到p bat(i)，由Pbat⑴根据式 S0C1+1= SOC t计算soc1+1，以此类推直至预测出所有离散时间点对应并网功 率，其中，i和j均为离散变量；
[0021] 最后计算出所有离散时间点并网功率的平均值，该平均值即为并网功率Pg" dl。
[0022] 本发明还提供了另一光储电站的并网功率平抑方法，包括：
[0023] 步骤1:接收光伏发电瞬时功率PpwGO和光伏发电预测数据Ppvp[N];其中P pwGO 为第k时刻的光伏发电瞬时功率；Ppvp [N]表示数据长度为N的光伏发电预测数据；
[0024] 根据所述光伏发电瞬时功率PpwGO对所述光伏发电预测数据Ppvp [N]进行平滑处 理得到平滑后的光伏发电预测数据PpvJN]，同时计算光伏发电预测数据Ppvp[N]的平均值 Ppva ；
[0025] 步骤2 :根据储能电池特性建立电池模型，结合所述平滑后的光伏发电预测数据 Ppvs[N]和所述平均值Ppva建立闭环控制系统，预测出所述光储电站的并网功率P ffldl;
[0026] 步骤3 :根据所述光储电站的配置参数对所述并网功率Pg"dl进行限定得到并网功 率 Pgrid2;
[0027] 步骤4 :以（Pffld2-Ppw (k))的结果Pbat (k)为功率指令输出功率或吸收功率；其中， 当结果Pbat (k)为正数时表示吸收功率，为负数时表示输出功率。
[0028] 所述步骤3进一步包括：
[0029] 根据所述光储电站的配置参数建立约束条件：
[0032] SOCnin^ SOC^SOCnax;
[0033] Pgrid-min^i P grid^i P grid-max;
[0034] Pbat niin彡 Pbat ⑴彡 P一；
[0035] 计算满足上述约束条件把]Pffld的取值范围，判断并网功率？0&是否属于所述取值 范围，若属于则并网功率Pffld2等于并网功率Pg"dl，若不属于则并网功率P ffld2等于所述取值 范围中的最小值；
[0036] 其中，K为储能电池充放电功率的比例系数，Pbat (i)为第i时刻的储能电池输入或 输出的功率，At为第i时刻与第i+Ι时刻之间的时间间隔；N为光伏发电预测数据长度， S0C。为起始时刻的储能电池荷电状态，SOC _和SOC _为储能电池保护阀值的下限和上限， Pg"d__、Pg"d__为并网功率的下限和上限值，P ^__和P bat__分别为储能电池放电功率上限 和充电功率上限。
[0037] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0038] 本发明在预测并网功率时根据光储电站的储能电池建立电池模型，根据电池模 型、平滑后的光伏发电预测数据PpvJN]和平均值Ppva实时预测并网功率，储能发电功能单 元根据预测并网功率计算其自身输入或输出的功率，优化并网型光储发电站的运行，保证 平抑并网功率，提高发电质量，同时还提高了太阳能资源的利用率和延长了储能电池的使 用寿命。
【附图说明】
[0039] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0040] 图1光储电站系统框图；
[0041 ] 图2本发明方法的流程框图；
[0042] 图3平滑处理框图；
[0043] 图4闭环控制系统结构图。
【具体实施方式】
[0044] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0045] 本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的 替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子 而已。
[0046] 本发明实施例提供了一种光储电站的并网功率平抑方法，应用于并网型光储发电 站。
[0047] 参见图1，并网型光储发电站包括：光伏发电功率单元、储能发电功率单元、功率 平滑系统、光伏功率预测系统以及储能电池。
[0048] 其中，光伏发电功率单元用于记录并输出瞬时发电功率Ppw(k)，光伏功率预测系 统用于预测并输出光伏发电预测数据Ppvp[N]。功率平滑系统用于预测并网功率。储能发电 功率单元用于根据预测得到的并网功率控制储能电池输出或释放相应的功率。
[0049] 参见图2，本发明方法包括：
[0050] 步骤I :功率平滑系统接收光伏发电功率单元的瞬时发电功率Ppw (k)和光伏功率 预测系统的光伏发电预测数据Ppvp[N];功率平滑系统根据瞬时发电功率对光伏发电预测数 据进行平滑处理得到平滑后的数据Ppvs [N]，并计算得到光伏发电预测数据Ppvp [N]的平均值 Ppva ；
[0051] 步骤2 :功率平滑系统根据储能电池特性建立电池模型，结合平滑后的数据 Ppvs[N]和平均值Ppva建立闭环控制系统，预测出并网型光储发电站的并网功率P ffldl;
[0052] 步骤3 :储能发电功率单元接收功率平滑系统的并网功率预测值PffldJP光伏发 电功率单元的瞬时发电功率PpwGO，以二者的差值Pbat(k)为功率指令输出（吸收）功率， PbatOO符号为正表不吸收功率，为负表不输出功率。
[0053] 其中，Ppw(k)、PbatGO表示第k采样时刻的光伏瞬时发电功率和储能输出功率， Ppvp[N]表示数据长度为N的光伏发电预测数据。
[0054] 在其他实施例中，考虑到电站自身的限制，当预测的并网功率较大时电站无法输 出相应的功率，因此需要根据电站配置参数建立约束条件，计算出并网功率的取值范围，然 后用这个范围限定并网功率Pffldl，得到并网功率Pffld2，将并网功率Pffld2作为最终的预测结 果传输给储能发电功率单元，储能发电功率单元以并网功率PffldJP瞬时发电功率P pw(k) 的差值PbatGO为功率指令输出（吸收）功率。
[0055] 见图3,在一个具体实施例中，功率平滑系统根据光伏发电瞬时功率PpwGO对光 伏发电预测数据Ppvp[N]进行平滑处理的具体步骤，包括：
[0056] 功率平滑系统利用加权平均算法计算光伏发电瞬时功率的均值Ppw，再将该均值 与光伏发电预测数据Ppvp [N]按