一种提高风电场功率预测准确度的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9790073阅读:来源:国知局
:步骤SlOl,获取风电场实际出力值及风电场短期功率预测曲线; 步骤S102,根据所述风电场实际出力值,采用线性外推和移动平滑的方法,预测风电出力预 测值;步骤S103,根据所述风电出力预测值和风电场短期功率预测曲线,生成储能系统期望 出力值;步骤S104,根据储能系统剩余容量和SOC运行区间约束,对所述储能系统期望出力 值进行修正。
[0030] 在本实施例中,步骤SlOl中,可W从风电场现有的发电单元中获取所述风电场实 际出力值及风电场短期功率预测曲线。
[0031] 在步骤S102中,该步骤是依据风电场实时出力历史值预测下一时刻风电出力。本 发明利用线性外推法预测,并使用移动平滑法进行优化。
[0032] 线性外推是指利用曲线的历史趋势推断未来趋势,本发明利用风电历史运行曲线 中m-1和m-2时刻的实测功率组成直线,计算直线的斜率,利用该斜率递推m时刻风电出力。 根据式(2)、(3)可^计算出111-1和111-2时刻的实测功率组成直线的斜率心1,"-2。
[003;3] ym = ym-l+km-l,m-2 X A t (2)
(3)
[003引其中A t可取风电出力实时采集的最小时间间隔;ym-i和ym-2分别是风电场m-1时刻 和m-2时刻的实测出力功率。
[0036]采用线性外推方法预测下一时刻的数据准确率较高,能够满足工程应用,但当数 据发生较大的波动或变化趋势由上升变为下降或有下降变为上升时,会导致递推预测数据 的延时和突变。因此本发明对线性外推预测的实时数据进行滑动平均处理,如式(4),对经 过线性外推计算得到的风电m时刻预测出力功率ym及ym之前的N个历史数据求平均值,得到 的结果ymM乍为ym的优化值,替代ym。
(4)
[0038] 其中,N是采用线性外推预测和移动平均后得到的历史实时数据的个数,ym-i,i = 0,1,…,N是采用线性外推预测和移动平均后得到的历史实时数据,N的选取会对ym/的预测 准确度产生影响。
[0039] 本发明在移动平均窗口长度选择研究上,采用统计的方法,计算多天的预测数据。 结果证明当滑动窗口长度N=3时,预测精度是最高的,下表1列举了任意=天的计算结果。
[0040] 表1移动平均窗口长度对准确率的影响
[0043] 并且,由于一般风电场短期功率预测曲线为15min-个点,因此需将其处理成为与 风电实时出力数据采样相同的曲线,考虑到短期预测曲线较为平滑,因此采用=次样条插 值处理风电场短期功率预测曲线。
[0044] 依据上述方法,设计储能系统期望值输出的方法流程图如图2所示:
[0045] 步骤S201,获取风电实时出力数据;
[0046] 步骤S202,读取风电实时出力数据最近的两个点Pm-2、Pm-l;
[0047] 步骤S203,求两点构成的斜率k;
[004引步骤S204,用斜率k线性外推下一时刻风电出力Pm;
[0049] 步骤S205,用预测值Pm与历史数据滑动平均更新预测值,在本实施例中,采用滑动 窗口的长度为3,即求Pm-2、Pm-I、Pm的平均值Pm ' ;
[0050] 步骤S206,获取风电短期功率预测曲线;
[0051] 步骤S207,对该风电短期功率预测曲线做=次样条插值处理;
[0052] 步骤S208,读取m时刻的风电出力预测值Pa;
[0053] 步骤S209,将更新后的风电出力预测值Pm'与短期功率预测对应的点的预测值Pa的 差值作为储能系统出力期望值Pbat,即Pbat = Pm ' -Pa。
[0054] 当然,在本实施例中,步骤S206-S208的顺序并不意味着在步骤S201-S205之后,两 者可W同时进行,或者S206-S208的顺序在步骤S201-S205之前。
[0055] 在图1所示实施例的步骤S104中,根据储能系统剩余容量和SOC运行区间约束,对 所述储能系统期望出力值进行修正,包括:将额定功率出力SOC范围设定为[10% ,90% ],将 最大功率出力SOC范围设定为[40% ,60% LW判断所述储能系统剩余容量是否满足所述储 能系统期望出力值,如满足则按所述储能系统期望值出力,如不满足则按照所述储能系统 剩余容量出力。
[0056] 本发明在考虑储能系统出力约束时,将SOC运行区间进行了更加细致的分段。即: 将SOC区间分为最大功率出力区间、额定功率出力区间及不安全出力区间。在各个区间中考 虑储能系统额定功率、额定容量及SOC运行范围。
[0057] 本发明所设计的储能系统运行参数如图3所示,储能系统出力额定功率Pn,其对应 的额定容量为Qn;最大出力功率(一般受限于变流器)Pmax、其对应的额定容量为Qmax;为保护 电池延长储能系统使用寿命,避免储能系统工作在SOC两端,将额定功率出力SOC范围设定 为[10%,90%]、最大功率出力SOC范围设定为[40%,60%]。
[0058] 图4为本发明实施例的储能系统出力能力反馈的处理流程图。如图4所示:
[0059] 步骤S401,设定储能系统的初始状态;
[0060] 步骤S402,判断m-1时刻的SOC;
[0061] 步骤S403,依据储能系统当前SOC状态,判断储能系统是否在SOC安全运行区间 [10 %,90 % ],若运行在安全区间[10%,90% ],则进入步骤S405,如果没有运行在安全区间 [10 %,90 % ],则进入步骤S404;
[0062] 步骤S404,超出安全范围,储能系统出力Pb为0,等待下一充放电转换时刻再次进 行判断;
[0063] 步骤S405,判断是否在允许1.5倍额定功率出力的运行区间[40% ,60% ],如果允 许,则进入步骤S406,不允许则进入步骤S409;
[0064] 步骤S406,判断剩余容量Pmax是否满足储能期望出力值Pbk,即如果Pbk非max,则进 入步骤S407,如果Pbk含Pmax,进入步骤S408;
[0065] 步骤S407,按照剩余容量Pmax出力,即Pb = Pmax ;
[0066] 步骤S408,按期望值hk出力,旨阳b = Pbk;
[0067] 步骤S409,若超出运行区间[40 %,60% ],但是在安全区间[10 %,90 % ],并且若储 能期望出力值Pbk > 0,则分别进入步骤S410和步骤S411;
[0068] 步骤S410,当SOC处于0.1附近时,判断储能系统的储能容量的当前出力下限是否 大于储能期望出力Pbk,若是,则进入步骤S412,按照储能期望出力值P化出力,即Pb = Pbk,若 否,则进入步骤S413,按照储能系统的储能容量出力,即
[0069] 步骤S411,当SOC处于0.9附近时,判断储能系统的储能容量的当前出力下限是否 大于储能期望出力Pbk,若是,则进入步骤S414,按照储能期望出力值P化出力,即Pb = Pbk,若 否,则进入步骤S415,按照储能系统的储能容量出力,即
[0070] 在SOC边界区域,可能出现剩余容量不能够维持下一秒W额定功率出力,因此本发 明同时考虑了剩余容量能否满足储能系统W期望值持续出力。
[0071] 基于同一构思,本发明实施例还提供一种提高风电场功率预测准确度的装置,如 图5所示,包括:获取单元101,用于获取风电场实际出力值及风电场短期功率预测曲线;风 电出力预测值生成单元102,用于根据所述风电场实际出力值,采用线性外推和移动平滑的 方法,预测风电出力预测值;储能系统期望出力值生成单元103,用于根据所述风电出力预 测值和风电场短期功率预测曲线,生成储能系统期望出力值;修正单元104,用于根据储能 系统剩余容量和SOC运行区间约束,对所述储能系统期望出力值进行修正。
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