一种风电场电波动平抑方法及装置与流程

1.本发明涉及风力调控技术领域，特别涉及一种风电场电波动平抑方法及装置。


背景技术：

2.近年来，我国风电产业发展迅速。然而，风电的间歇性、波动性和随机性在相当程度上增大了系统调峰需求和调峰难度，短时间内风电功率的大幅波动对电网安全稳定构成潜在威胁。配置合理的需求响应可有效平衡风功率波动，为新能源并网提供更多调峰、备用服务。已有利用电池储能平抑风电短期波动的超前控制策略以及结合空调冷水机组的负荷分配与波动的风电机组出力相组合从而平抑风电波动的技术。
3.研究表明在风电系统中引入储能系统，有助于抵消其功率波动带来的负面影响，使风力发电具有可控性。由风电输出功率谱密度可知风能的波动包含不同频率和振幅的各种分量，因此采用能量型和功率型相结合的多类型互补储能比单一储能更有利于抑制多时间尺度的风电波动，其中以电池-超级电容的混合储能组合模式最为典型。故此，我们提出了一种风电场电波动平抑方法及装置。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种风电场电波动平抑方法及装置，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种风电场电波动平抑方法，包括以下步骤：
7.s1：获取风电系统的输出功率并进行小波包分解；
8.s2：根据小波包分解结果确定储能电池初级功率以及超级电容初级功率；
9.s3：根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量；
10.s4：利用模糊控制算法对所述储能电池容量以及所述超级电容容量进行调节。
11.优选的，在所述s1中，所述获取风电系统的输出功率并进行小波包分解包括：
12.s101：获取风电系统的输出功率；
13.s102：对输出功率进行小波包分解；
14.s103：对小波包分解系数进行单支重构，得到小波基；
15.s104：确定各频带功率的能量。
16.优选的，所述小波包通过尺度函数进行分解层数为l，所述层数l为三层。
17.优选的，所述对输出功率进行小波包分解是利用尺度函数生成小波库，对输出功率使用wpdec函数完成分解，得到分解的各层小波系数t。
18.优选的，所述对小波包分解系数进行单支重构，提取第3层各频带的小波系数具体包括：根据分解的各层小波系数t，对第三层的分解系数使用wprcoef函数进行重构得到重构功率f30-f37的小波基。
19.优选的，在所述s3中，根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，包括以下步骤：
20.s301a：对所述储能电池初级功率进行积分确定储能电池能量变化值；
21.s302a：根据所述储能电池能量变化值确定储能电池的荷电状态极限；
22.s303a：根据所述荷电状态极限确定储能电池容量。
23.优选的，在所述s3中，根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量，包括以下步骤：
24.s301b：对所述超级电容初级功率进行积分确定超级电容能量变化值；
25.s302b：根据所述超级电容能量变化值确定超级电容的荷电状态极限；
26.s303b：根据所述荷电状态极限确定超级电容容量。
27.优选的，在所述s4中，所述利用模糊控制算法对所述超级电容容量进行调节，包括：
28.s401a：获取超级电容前一时刻的荷电状态值；
29.s402a：若前一时刻所述荷电状态值小于预设值且当前时刻所述超级电容处于放电状态，或者前一时刻所述荷电状态值大于预设值且当前时刻所述超级电容处于充电状态，则根据预设的模糊修正系数及所述超级电容初级功率确定所述超级电容的容量。
30.优选的，在所述s4中，所述利用模糊控制算法对所述储能电池容量进行调节，包括以下步骤：
31.s401b：获取储能电池前一时刻的荷电状态值；
32.s402b：若前一时刻所述荷电状态值小于预设值且当前时刻所述储能电池处于放电状态，或者前一时刻所述荷电状态值大于预设值且当前时刻所述储能电池处于充电状态，则根据预设的模糊修正系数及所述储能电池初级功率确定所述储能电池的容量。
33.一种风电场电波动平抑装置，包括获取模块、初级功率模块、容量确定模块和模糊控制模块；
34.其中，所述获取模块用于获取风电系统的输出功率并进行小波包分解；
35.所述初级功率模块用于根据小波包分解结果确定储能电池初级功率以及超级电容初级功率；
36.所述容量确定模块用于根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量；
37.所述模糊控制模块用于利用模糊控制算法对所述储能电池容量以及所述超级电容容量进行调节。
38.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
39.1、本发明利用小波包分解实现功率分配，能够为输出功率提供一种更加精细的分析方法，将其划分为储能电池初级功率以及超级电容初级功率，划分得更为细致，且选择合适的尺度函数，并通过尺度函数产生小波库，使其分解效果达到最佳，功率分解合理。
40.2、本发明利用的尺度函数、代价函数互不关联，具有较强的可模块化，可移植，可改变，较独立，且可拓展空间较大，可拓展性较强，便于以后的改进。
41.3、在本发明中，通过模糊控制算法对功率进行进一步的调整，防止了充放电后荷电状态逼近上下限从而影响下一次充放电的问题。
附图说明
42.图1为本发明一种风电场电波动平抑方法的流程图；
43.图2为本发明获取风电系统的输出功率并进行小波包分解的流程图；
44.图3为本发明根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量的流程图；
45.图4为本发明根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量的流程图；
46.图5为本发明利用模糊控制算法对所述超级电容容量进行调节的流程图；
47.图6为本发明利用模糊控制算法对所述储能电池容量进行调节的流程图；
48.图7为本发明一种风电场电波动平抑装置的结构框图；
具体实施方式
49.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.实施例
53.一种风电场电波动平抑方法，包括以下步骤：
54.s1：获取风电系统的输出功率并进行小波包分解；
55.包括：
56.s101：获取风电系统的输出功率；
57.s102：对输出功率进行小波包分解；所述小波包通过尺度函数进行分解层数为l，所述层数l为三层；所述对输出功率进行小波包分解是利用尺度函数生成小波库，对输出功率使用wpdec函数完成分解，得到分解的各层小波系数t；
58.s103：对小波包分解系数进行单支重构，得到小波基；根据分解的各层小波系数t，对第三层的分解系数使用wprcoef函数进行重构得到重构功率f30-f37的小波基；
59.s104：确定各频带功率的能量；
60.s2：根据小波包分解结果确定储能电池初级功率以及超级电容初级功率；
61.s3：根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量；
62.根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，包括以下步骤：
63.s301a：对所述储能电池初级功率进行积分确定储能电池能量变化值；
64.s302a：根据所述储能电池能量变化值确定储能电池的荷电状态极限；
65.s303a：根据所述荷电状态极限确定储能电池容量；
66.根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量，包括以下步骤：
67.s301b：对所述超级电容初级功率进行积分确定超级电容能量变化值；
68.s302b：根据所述超级电容能量变化值确定超级电容的荷电状态极限；
69.s303b：根据所述荷电状态极限确定超级电容容量；
70.s4：利用模糊控制算法对所述储能电池容量以及所述超级电容容量进行调节；
71.所述利用模糊控制算法对所述超级电容容量进行调节，包括：
72.s401a：获取超级电容前一时刻的荷电状态值；
73.s402a：若前一时刻所述荷电状态值小于预设值且当前时刻所述超级电容处于放电状态，或者前一时刻所述荷电状态值大于预设值且当前时刻所述超级电容处于充电状态，则根据预设的模糊修正系数及所述超级电容初级功率确定所述超级电容的容量；
74.所述利用模糊控制算法对所述储能电池容量进行调节，包括以下步骤：
75.s401b：获取储能电池前一时刻的荷电状态值；
76.s402b：若前一时刻所述荷电状态值小于预设值且当前时刻所述储能电池处于放电状态，或者前一时刻所述荷电状态值大于预设值且当前时刻所述储能电池处于充电状态，则根据预设的模糊修正系数及所述储能电池初级功率确定所述储能电池的容量。
77.一种风电场电波动平抑装置，包括获取模块、初级功率模块、容量确定模块和模糊控制模块；
78.其中，所述获取模块用于获取风电系统的输出功率并进行小波包分解；
79.所述初级功率模块用于根据小波包分解结果确定储能电池初级功率以及超级电容初级功率；
80.所述容量确定模块用于根据所述储能电池初级功率确定储能电池容量，根据所述超级电容初级功率确定超级电容容量；
81.所述模糊控制模块用于利用模糊控制算法对所述储能电池容量以及所述超级电容容量进行调节。
82.在本发明利用小波包分解实现功率分配，能够为输出功率提供一种更加精细的分析方法，将其划分为储能电池初级功率以及超级电容初级功率，划分得更为细致，且选择合适的尺度函数，并通过尺度函数产生小波库，使其分解效果达到最佳，功率分解合理；利用的尺度函数、代价函数互不关联，具有较强的可模块化，可移植，可改变，较独立，且可拓展空间较大，可拓展性较强，便于以后的改进；通过模糊控制算法对功率进行进一步的调整，防止了充放电后荷电状态逼近上下限从而影响下一次充放电的问题。
83.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。