一种风光水火储系统功率平滑控制方法及系统与流程

本发明涉及风光水火储系统功率平滑，尤其涉及一种风光水火储系统功率平滑控制方法及系统。

背景技术：

1、为了实现双碳战略目标，目前我国在新能源资源富集地区积极推进风光储大基地建设，实现清洁能源开发和消纳。然而，新能源输出功率存在波动性、间歇性，大型风光储基地如何提升自身功率控制灵活性和准确性，成为当前工程建设和运行调度中需要解决的关键。此外，通过风光储与水火电联合开发和远距离外送是解决能源消费和分布不均难题的重要手段。因此，从长期稳定运行的角度出发，风光水火储系统或基地运行过程中需要对于系统功率波动的平滑控制进行重点考虑。

2、传统的功率平抑方法仅针对单一新能源电站，且未考虑与常规水火电功率调节的配合，因此难以直接应用于风光水火储系统的功率平滑控制。此外，在功率平滑中仅考虑系统功率波动高频分量，并未考虑由于预测误差导致的低频分量变化，因此，无法全面地实现系统功率的整体平滑控制。

技术实现思路

1、本发明提供了一种风光水火储系统功率平滑控制方法及系统，可以有效平抑大型风光水火储基地整体输出功率，在提升电网运行灵活性的同时，保障新能源的消纳能力。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种风光水火储系统功率平滑控制方法，包括：

3、获取风电、光伏功率预测数据；

4、对风电、光伏系统实时波动功率进行频谱分析，计算出风电功率波动的频率分布结果；

5、根据频率分布结果，动态修正滤波截止频率，并根据预测数据计算出平抑高频分量的功率控制信号后，根据风光水火储系统、火电和水电机组调频能力滚动计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量；

6、将平抑高频分量的风光水火储系统功率控制信号输入储能电站，将平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量输入构建好的稳态模型中，计算出风光水火储系统的电压；

7、若电压满足预设约束条件，则将控制目标输入各个发电单元；

8、若电压不满足预设约束条件，则优先修正系统动态无功，并计算得到优化目标下的动态无功出力值，并将动态无功出力值下发至各动态无功发电设备，直至系统电压满足预设约束条件后，将控制目标输入各个发电单元。

9、实施本实施例，获取风电、光伏超短期功率预测数据，对风电、光伏系统实时波动功率进行频谱分析，计算出风电功率波动的频率分布结果，根据频率分布结果，动态修正滤波截止频率，并根据预测数据计算出平抑高频分量的功率控制信号后。根据风光水火储系统、火电和水电机组调频能力滚动计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量，将平抑高频分量的风光水火储系统功率控制信号输入储能电站，平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量输入构建好的稳态模型中计算出风光水火储系统的电压。若电压满足约束条件，则将控制目标下发至各发电单元；若不满足约束，则优先修正系统动态无功，并计算得到优化目标下的动态无功出力指令，下发至各动态无功发电设备，直至系统电压处于正常运行范围。通过使用本方法可以实现风光水火储系统中不同类型电源间的协调配合，最大程度平滑系统整体功率波动，提升系统整体对外功率输出的平滑性，极大程度利用了系统中各调节性电源的灵活调节能力，实现联合运行优化。

10、作为优选方案，控制目标根据风光水火储基地与主网间联络线功率得到；

11、若主网间包含多条联络线，则所述控制目标可以表示为：

12、p联络＝p联络1+p联络2+…p联络n

13、其中，n为联络线数量。

14、作为优选方案，对风电、光伏系统实时波动功率进行频谱分析，计算出风电功率波动的频率分布结果，具体为：

15、对在第一预设时间内的秒级功率数据进行快速傅里叶分解，并根据波动分量占比公式来确定高频分量范围，其中，波动分量占比公式为：

16、

17、其中，pfset为高频功率波动分量门槛值，pni为第i个新能源场站的额定功率，pi(f)为频率f下第i个新能源场站功率幅值。

18、作为优选方案，平抑高频分量的功率控制信号根据各个储能单元的soc进行分配。

19、实施本实施例，平抑高频分量的功率控制信号根据各个储能单元的soc进行分配，在平抑波动的同时，考虑系统常规电源调频能力和风光水火储系统soc情况，保证计算结果的准确性和可用性。

20、作为优选方案，根据风光水火储系统、火电和水电机组调频能力滚动计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量，具体为：

21、对周期内滚动平均功率值与该时段内功率预测值的偏差量进行计算得到平抑低频分量，其中，平抑低频分量计算方式为：

22、

23、其中，n为风电场、光伏电站总数量，j为滚动平均功率值计算的采样点数量，pi(t-j)为第i个风电场或光伏电站对应采样点的功率值，pfi(t)为对应时段第i个风电场或光伏电站功率预测平均值；

24、根据平抑低频分量计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量，其中，计算公式为：

25、δp火＝lim(plfη1，δp火dn，δp火up)

26、δp水＝lim(plfη2，δp水dn，δp水up)

27、δp2＝1-δp火-δp水

28、其中，η1、η2分别为火电厂、水电厂的分配系数,δp火dn、δp火up、δp水dn、δp水up分别为火电厂一次调频下限、一次调频上限，水电厂一次调频下限、一次调频上限。

29、实施本实施例，通过对周期内滚动平均功率值与该时段内功率预测值的偏差量进行计算得到平抑低频分量后，根据平抑低频分量计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量。在考虑平抑新能源功率波动中的高频分量，同时对由于预测误差导致的低频分量也予以考虑，更加全面地优化风光水火储系统功率输出。

30、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种风光水火储系统功率平滑控制系统，包括预测数据获取模块、频率分布计算模块、功率控制信号计算模块、电压计算模块和控制模块，

31、其中，预测数据获取模块用于获取风电、光伏功率预测数据；

32、频率分布计算模块用于对风电、光伏系统实时波动功率进行频谱分析，计算出风电功率波动的频率分布结果；

33、功率控制信号计算模块用于根据频率分布结果，动态修正滤波截止频率，并根据预测数据计算出平抑高频分量的功率控制信号后，根据风光水火储系统、火电和水电机组调频能力滚动计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量；

34、电压计算模块用于将平抑高频分量的风光水火储系统功率控制信号输入储能电站，平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量输入构建好的稳态模型中，计算出风光水火储系统的电压；

35、控制模块用于若电压满足预设约束条件，则将控制目标输入至各个发电单元；若电压不满足预设约束条件，则优先修正系统动态无功，并计算得到优化目标下的动态无功出力值，并将动态无功出力值下发至各动态无功发电设备，直至系统电压满足预设约束条件后，将控制目标输入各个发电单元。

36、作为优选方案，功率控制信号计算模块包括平抑低频分量计算单元和功率控制信号计算单元，

37、其中，平抑低频分量计算单元用于对周期内滚动平均功率值与该时段内功率预测值的偏差量进行计算得到平抑低频分量，其中，平抑低频分量计算方式为：

38、

39、其中，n为风电场、光伏电站总数量，j为滚动平均功率值计算的采样点数量，pi(t-j)为第i个风电场或光伏电站对应采样点的功率值，pfi(t)为对应时段第i个风电场或光伏电站功率预测平均值；

40、功率控制信号计算单元用于根据平抑低频分量计算出平抑低频分量的功率控制信号、火电功率调整量和水电功率调整量，其中，计算公式为：

41、δp火＝lim(plfη1，δp火dn，δp火up)

42、δp水＝lim(plfη2，δp水dn，δp水up)

43、δp2＝1-δp火-δp水

44、其中，η1、η2分别为火电厂、水电厂的分配系数，δp火dn、δp火up、δp水dn、δp水up分别为火电厂一次调频下限、一次调频上限，水电厂一次调频下限、一次调频上限。

45、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如本发明实施例所示的风光水火储系统功率平滑控制方法。

46、作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例所示的风光水火储系统功率平滑控制方法的步骤。