一种考虑功率预测的风电场功率型储能配置方法与流程

1.本发明涉及风电场功率调节技术，特别是涉及一种考虑功率预测的风电场功率型储能配置方法。


背景技术：

2.目前风电场中储能设备的作用多为平抑风电场发电功率波动，提高电能质量，在考虑功率预测考核方面研究较少，如果实施加入功率型储能，可以使得通过储能的协助，减少考核费用，提升风电场经济效益。目前对于风电场功率型储能尚未有优化配置方法。


技术实现要素：

3.本发明针对需要功率预测考核的风电场中的功率型储能优化配置问题，提出相应的储能优化配置方法。
4.一种考虑功率预测的风电场功率型储能配置方法，其特征在于：建立储能优化模型，针对储能优化模型进行求解优化；结合储能设备成本与寿命、风电场年收益构建储能优化模型；储能优化模型进行求解优化后配置合适的储能输出功率。
5.本发明的技术方案的优点：
6.本发明通过结合储能成本与寿命，以风电场年收益最大为目标，建立储能优化配置模型，使得风电场通过储能辅助运行，减少功率考核费用损失，提升风电场经济效益。
附图说明
7.图1储能优化配置流程示意图
8.图2储能优化模型求解流程示意图
具体实施方式
9.下面结合附图对本发明作进一步描述，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
10.如图1所示，
11.一种考虑功率预测的风电场功率型储能配置方法，其中包括，建立储能优化模型，针对储能优化模型进行求解优化。
12.一、建立储能优化模型
13.储能优化配置方法，通过结合储能设备成本与寿命，以风电场年收益最大为目标，配置合适的储能，尽可能提高风电场经济效益。
14.(1)建立模型
15.当第i天t时刻的考核功率大于风电场t时的发电功率与储能所能提供的功率之和时，即：
16.p
ip
(t)》p
ia
(t)+p
e_max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
17.式中，p
ip
(t)表示第i天t时刻的考核功率；p
ia
(t)表示第i天t时刻风电场的实际发电功率；p
e_max
表示储能最大输出功率。此时第i天t时刻风电场的收益可表示为：
[0018][0019]
式中，α(t)表示t时刻的上网电价；λ
p
表示考核费用系数；β表示储能寿命损失系数；τ
p
表示储能功率单价；τ
p
p
e_max
为储能功率成本；τc表示储能容量单价；ce表示储能容量参数。
[0020]
当t时刻的考核功率小于风电场t时的发电功率与储能所能提供的功率之和且大于风电场t时的发电功率时，即：
[0021]
p
ia
(t)+p
e_max
》p
ip
(t)》p
ia
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0022]
此时，第i天t时刻风电场的收益可表示为：
[0023]ci
(t)＝α(t)p
ip
(t)δt-(β(p
ia
(t)-p
ip
(t))δt)
·
(τ
p
p
e_max
+τcce)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0024]
当t时刻的考核功率小于风电场t时的发电功率时，即：
[0025]
p
ia
(t)》p
ip
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0026]
此时，第i天t时刻风电场的收益可表示为：
[0027]ci
(t)＝α(t)p
ip
(t)δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0028]
第i天t时刻储能的寿命损耗为：
[0029][0030]
式中忽略储能充电时的寿命损耗，由放电时的寿命损耗进行补偿。
[0031]
则截止到第i天t时刻的累积寿命损耗为：
[0032][0033]
则目标函数为：
[0034][0035]
式中，表示截至到第i天t时刻风电场的累积收益。
[0036]
(2)约束条件
[0037]
约束条件为模型求解的基本前提。
[0038]
储能功率约束：
[0039]
p
e_max
≥p
ie
(t)≥p
e_min (10)
[0040]
式中，p
ie
(t)表示储能t时刻的输出功率；p
e_min
表示储能最小输出功率。
[0041]
储能soc约束：
[0042]
soci(t)＝soci(t-1)-p
ie
(t-1)δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0043]
0.9≥soci(t)≥0.1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)式中，soci(t)为储能t时刻的荷电状态。为延长储能使用寿命，限制储能的充放电上下限为0.9和0.1。
[0044]
储能寿命损耗约束：
[0045][0046]
二、进行储能优化模型求解
[0047]
储能优化模型的求解方法，具体如下：
[0048]
(1)在不含储能辅助优化的某风电场中，获取该风电场过去一年的风电功率预测数据、实际发电功率数据以及功率考核数据，并将其以天为单位进行划分；
[0049]
(2)将每天划分为96个时刻，每个时刻为一个优化阶段；
[0050]
(3)预设储能最大输出功率p
e_max
；
[0051]
(4)判断第i天第t时刻的考核功率、风电场发电功率与储能最大输出功率三者之间的关系。当其关系满足公式(1)时，根据公式(2)计算第i天第t时刻的收益，进入步骤(7)，否则，进入步骤(5)；
[0052]
(5)当其关系满足公式(3)时，根据公式(4)计算第i天第t时刻的收益，进入步骤(7)，否则，进入步骤(6)；
[0053]
(6)根据公式(6)计算第i天第t时刻的收益，进入步骤(7)；
[0054]
(7)判断是否i＝365且t＝96，若是，进入步骤(9)，否则进入步骤(8)；
[0055]
(8)移至下一时刻：t＝t+1，进入步骤(4)；
[0056]
(9)计算累积收益并与上一预设功率p
′
e_max
所对应的累积收益进行比较，以扰动观测法(见图2)得到最大累积收益；
[0057]
(10)得到最大累积收益所对应的储能最优输出功率p
e_max
；
[0058]
(11)储能最优输出功率p
e_max
作为所配置储能的额定功率，求解优化结束。
[0059]
步骤(9)中扰动观测法包括，
[0060]
(9-1)累积收益变化量是否大于允许值，变化量大于允许值，进行(9-2)
[0061]
，否则进行步骤(10)；
[0062]
(9-2)累积收益是否大于上一预设功率p
′
e_max
所对应的累积收益，如果大于，进行步骤(9-3)，如果小于，进行步骤(9-4)；
[0063]
(9-3)储能最优输出功率p
e_max
是否大于上一预设功率p
′
e_max
，如大于，将储能输出功率增大
△
p作为新预设功率p
e_max
，如小于，将储能输出功率减小
△
p作为新预设功率p
e_max
；
[0064]
(9-4)储能最优输出功率p
e_max
是否大于上一预设功率p
′
e_max
，如大于，将储能输出功率减小
△
p作为新预设功率p
e_max
，如小于，将储能输出功率增大
△
p作为新预设功率p
e_max
；
[0065]
(9-5)进行步骤(4)。
[0066]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。