考虑多源信息融合和计划出力的储能可调度容量预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电网以及能量存储与转换技术领域，具体涉及一种考虑多源信息 融合和计划出力的储能可调度容量预测方法，尤其适用于储能系统参与跟踪发电计划出力 时，储能系统未来时刻可调度容量的预测以及储能系统能量管理。
【背景技术】
[0002] 近些年来，风电、光伏等新能源发电规模不断扩大，但其固有的随机性和波动性使 得新能源大规模并网可能危及电网的安全性和稳定性。风电、光伏等发电实际功率与日前 计划值常常存在误差较大的情况，为了降低两者之间的误差，利用储能的充放电双向特性 参与跟踪发电计划出力逐渐成为一种可行方案。
[0003] 对储能系统的可调度容量进行预测可以有效地提高储能的利用效率以及对储能 的充放电控制做出更好的决策等，目前有关储能系统可调度容量预测方面的专利、文献、技 术报告等很少，需要进一步研究。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种考虑多源信息融合和计划出力的 储能可调度容量预测方法，本发明提出了新能源和储能联合发电系统跟踪发电计划出力时 的储能系统可调度容量的预测方法，适用于风储、光储以及风光储等新能源与储能联合发 电跟踪发电计划应用时的储能系统可调度容量的预测。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种考虑多源信息融合和计划出力的储能可调度容量预测方法，所述方法包括如 下
[0007] 步骤：
[0008] (1)获取实时数据；
[0009] (2)计算新能源发电场当前时刻的日前预测功率、超短期预测功率以及储能系统 的荷电状态；
[0010] (3)基于新能源发电场运行状态以及所述储能系统荷电状态区间，计算当前时刻 储能系统的出力值；
[0011] (4)将所述储能系统的出力值分配给各储能单元，并计算当前时刻末各储能单元 的荷电状态值；
[0012] (5)计算所述储能系统在当前时刻未来四小时末的荷电状态值；
[0013] (6)计算未来四小时所述储能系统可调度充放电容量。
[0014]优选的，所述步骤（1)中，所述实时数据包括:从新能源发电场监控系统获取当前 时刻各风力机组的实时数据，从风功率预测系统获取风电日前预测功率、超短期预测功率， 从储能电站监控系统中获取各储能单元当前的相关数据。
[0015]优选的，所述步骤(2)包括如下步骤：
[0016] 步骤2-1、计算新能源发电场当前时刻的日前预测功率以及超短期预测功率：
[0017] 新能源发电场的功率为各新能源机组的功率值之和： Ν'
[0018] Ρ, -X/5,, i-1 N：
[0019] Ι%- = Σ^ /=1
[0020] 式中，pf、puf分别为新能源发电场的日前预测功率和超短期预测功率;pfl、p ufl分别 为风电机组i的日前预测功率和超短期预测功率，N为风电机组的总数；
[0021] 步骤2-2、计算储能系统的荷电状态值： f^SOC,xEm
[0022] SOC = - i~\
[0023] 式中，S0C为储能系统的荷电状态值;SOCi为储能单元i的荷电状态值;ENi为储能单 元i的容量，Μ为储能单元总数。
[0024]优选的，所述步骤(3)包括如下步骤：
[0025] 步骤3-1、基于当前时刻的风电超短期预测功率以及风电日前预测功率数据确定 当前的风电状态；
[0026] 设置三个发电功率预测特征值，包括:发电功率预测上限特征值Pfb(t)、当前发电 功率预测值Pf (t)、发电功率预测下限特征值Pfs(t)，
[0027] 预测功率上限值:Pf b (t) = Pf (t) +Piimit
[0028] 预测功率下限值:Pfs(t)=Pf(t)-Piimit
[0029] 其中:Piimit = a X Cap，α取〇. 25，Cap为新能源发电机组的装机容量；
[0030] 上述三个发电功率预测特征值将(0，划分为三个区间:PUf (t) <Pf s (t)、pfs (t) 每个区间对应一种发电状态，分别命名为发电状态a、b、 C，其中puf (t)为t时刻的风电超短期预测功率值；
[0031] 步骤 3-2、设置四个控制系数 30(：1。》、31、32、和30&_，且满足50(：1。》<31<& 2< SOChigh，根据四个控制系数将储能系统的当前荷电状态值S0C在[0，1 ]之间依次划分为五个 区间，0 < S0C(t)<S0Ci?、S0Ci〇w< S0C(t)<ai、ai < SOC(t)<a2、a2 < S0C(t)<S0Chigh、 300^<30(：(七）<1，分别命名为区间1、11、111、1￥、￥ ;
[0032] 步骤3-3、基于当前时刻发电状态以及荷电状态区间，根据计算规则，确定当前时 刻储能系统的出力值。
[0033] 优选的，所述步骤3-3中，所述计算规则为：
[0034]当发电状态为A且S0C处于区间I时，储能系统的出力值为0;
[0035]当发电状态为A且S0C处于区间Π 、m时，储能系统的出力值为Pfs(t)-Puf(t);
[0036] 当发电状态为A且S0C处于区间IV、V时，储能系统的出力值为(Pfs(t)-Puf(t)，P fb (t) -Puf ( t ))；
[0037] 当发电状态为B且SOC处于区间I时，储能系统的出力值为-(Puf (t)-Pfs(t));
[0038] 当发电状态为B且SOC处于区间Π 时，储能系统的出力值为_(0，Puf (t)-Pfs(t));
[0039] 当发电状态为B且S0C处于区间m时，储能系统的出力值为0;
[0040] 当发电状态为B且S0C处于区间IV时，储能系统的出力值为(0，Pfb(t)-PUf(t)) ;
[00411当发电状态为B且S0C处于区间V时，储能系统的出力值为Pfb⑴_Puf (t);
[0042] 当发电状态为C且S0C处于区间Ι、Π 时，储能系统的出力值为- (Puf(t)-Pfb(t)，Puf (t)-Pfs(t))；
[0043] 当发电状态为C且S0C处于区间m、IV时，储能系统的出力值为-(Puf (t)-Pfb(t));
[0044] 当发电状态为C且SOC处于区间IV时，储能系统的出力值为0;
[0045] 以上储能系统出力值的确定要同时满足以下约束条件：
[0046] -Pmax < PES < Pmax
[0047] S0Ci〇w< SOC(t) < SOChigh
[0048] 其中Pes是储能系统的出力值;Pmax是储能系统最大输出功率。
[0049] 优选的，所述步骤(4)包括如下步骤：
[0050] 步骤4-1、将储能系统出力值分配给各储能单元，
[0051] 如果 PES>〇: p _ soq -soQ、' p Γ ? buii Μ Ε$ _2] ?(皿 > 就二) /-?
[0053]其中Pbati为储能单元i的出力值；
[0054] 验证Pbati是否在[0，PmaXi]范围内，其中Pmaxi为储能单元i的最大出力限制，由储能 单元的本身特性所决定;若不满足，设定Pb ati = Pmaxi，将其余在范围内的点作如下更新： p _ SOCi-SOCk F
[0055] Σ?^-SOC^)"
[0056]式中W为Pbat i满足[0，Pmaxi ]范围内的点数；
[0057]如果 PES<0: R - soc一-s〇Ci p
[0058] bati #,/ 、Es Y\soc屻,-soc) i-l
[0059] 验证Pbati是否在[_Pmaxi，0]范围内，若不满足，设定P bati = -Pmaxi，将其余在范围内 的点作如下更新： P _ SOC耐-SOCi ^
[0060] ^(5〇C;,,w/,-50C,| " i-l
[0061 ]式中H为Pbati满足[_Pmaxi，0]范围内的点数；
[0062]步骤4-2、计算当前时刻末各储能单元的荷电状态值，
[0063]用以下递推关系计算t时刻末S0C值:当Pbati(t) < 0时：
[0064] SOCi(t) = (l-〇sdr)SOCi(t-1)-Pbati(t) Δ tnc/ENi
[0065] 当 Pbati(t)>0 时：
[0066] SOCi(t) = (l-〇sdr)SOCi(t-1)-Pbati(t) Δ t/nDENi
[0067]式中：SOCi(t)为储能单元t时刻结束时的荷电状态值；〇sdr为储能系统的自放电 率;％和Hd分别为储能系统的充电和放电效率；A t为计算窗口时长，min;ENi为储能单元的 额定容量。
[0068]优选的，所述步骤(5)包括如下步骤：
[0069] 步骤5-1、计算储能系统在当前时刻的荷电状态值： Μ Y E.xSOCit)
[0070] 50C(/