一种源侧多场站电能协同控制方法及系统与流程

本发明属于电力系统协调控制，更具体地，涉及一种源侧多场站电能协同控制方法及系统。

背景技术：

1、国家正在大力推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划建设，如甘肃巴丹吉林基地项目、库布其基地项目、乌兰察布基地项目等，协调各类能源间的关系，建设坚强可靠的新型电力系统势在必行。沙戈荒能源基地地域范围广，风光条件优越，季节性温差变化大，基地受到网源协调、机组调控、能源利用、安全稳定、电力交易等多重约束，对能源基地的调控控制提出更高的要求。在新型电力系统中，调度中心将依据各类能源发电特性，协调多个场站之间的的发电占比，合理分配发电功率，提高新能源发电的利用率，减少弃风弃光。

2、目前现有技术中针对多场站协调控制方面的相关方法还比较少见。现有技术1(cn116316617a)公开了一种多场站智能融合的新能源发电功率区域预测方法和系统，该专利通过预测计算各时段对应的负荷与风电出力的第一差值；当第一差值不在储能系统功率裕度内时，以受端电网净负荷方差最小为目标，构建一段风火储联合调度模型，用于对各时段的最优弃风率及储能系统充放电功率进行优化，得到最优风电功率和储能系统最优充放电功率；以受端电网运行成本最小为目标，构建二段风火储联合调度模型，用于对各时段的火电机组出力进行优化，得到并根据各时段风火机组最优出力，对风火储系统出力进行协调。该现有技术的不足之处在于该专利中涉及到众多参数，如火电机组的启停成本、风电和储能系统的运行成本系数、系统旋转备用成本系数、风电并网消纳产生的环境收益系数和储能系统运行产生的环境收益系数等参数，都存在具体量化困难的情况，因此模型的构建和训练等都存在一定的困难。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种源侧多场站电能协同控制方法及系统，使用场站运行过程中的常用的确定性参数，不存在参数量化困难的问题，协调控制策略的逻辑及计算步骤清晰，易理解易实现。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种源侧多场站电能协同控制方法，包括以下步骤：

4、步骤1，获取系统管辖范围内新能源场站数据，包括功率预测曲线或数据、储能可充电放电功率；

5、步骤2，使用步骤1中获取的功率预测曲线或数据、储能可充电放电功率计算各场站最优功率指令上限、最优功率指令下限；计算辖区内场站总最优功率指令上限、总最优功率指令下限、总最优功率指令中值；

6、步骤3，对比实际辖区内场站总功率指令与总最优功率指令上限、总最优功率指令下限、总最优功率指令中值的大小关系，确定实际应当采取的分配策略，分为以下几种情况：

7、在辖区内场站总功率指令小于总最优功率指令下限的情况下，执行步骤4；

8、在辖区内场站总功率指令等于总最优功率指令下限的情况下，执行步骤5；

9、在辖区内场站总功率指令大于总最优功率指令下限、小于总最优功率指令中值的情况下，执行步骤6；

10、在辖区内场站总功率指令等于总最优功率指令中值的情况下，执行步骤7；

11、在辖区内场站总功率指令大于总最优功率指令中值、小于总最优功率指令上限的情况下，执行步骤8；

12、在辖区内场站总功率指令等于总最优功率指令上限的情况下，执行步骤9；

13、步骤4，根据各场站总最优功率指令下限对各场站功率指令进行按比例分配，各场站公平的进行弃电，生成控制指令后，执行步骤10；

14、步骤5，各场站功率指令直接设置为各场站最优功率指令下限，生成控制指令后，执行步骤10；

15、步骤6，各场站功率指令先以场站最优功率指令下限预分配，再将富余功率指令根据各场站储能系统可充电量进行分配，得到最终各场站功率指令，生成控制指令后，执行步骤10；

16、步骤7，各场站功率指令直接设置为各场站预测功率，生成控制指令后，执行步骤10；

17、步骤8，各场站功率指令先以场站预测功率预分配，再将富余功率指令根据各场站储能系统可充电量进行分配，得到最终各场站功率指令，生成控制指令后，执行步骤10；

18、步骤9，各场站功率指令直接设置为各场站最优功率指令上限，生成控制指令后，执行步骤10；

19、步骤10，按照生成的控制指令，执行源侧多场站电能协同控制。

20、优选地，计算最优功率指令上限，以如下公式表示，

21、p_max(n)＝p_predict(n)+p_ess_disch arg e(n)

22、式中：

23、n表示场站序号，p_max(n)为场站n最优功率指令上限，p_predict(n)为场站n预测功率，p_ess_discharge(n)为场站n内储能可放电功率。

24、优选地，计算最优功率指令下限，以如下公式表示，

25、p_min(n)＝p_predict(n)-p_ess_charg e(n)

26、式中：

27、n表示场站序号，p_min(n)为场站n最优功率指令下限，p_predict(n)为场站n预测功率，p_ess_charge(n)为场站n内储能可充电功率。

28、优选地，计算辖区内场站总最优功率指令上限，以如下公式表示，

29、

30、式中：

31、n表示场站序号，p_max_total为辖区内场站总最优功率指令上限，p_max(n)为场站n最优功率指令上限，num_station为辖区内场站最大序号。

32、优选地，计算辖区内场站总最优功率指令下限，以如下公式表示，

33、

34、式中：

35、n表示场站序号，p_min_total为辖区内场站总最优功率指令下限，p_min(n)为场站n最优功率指令下限，num_station为辖区内场站最大序号。

36、优选地，计算辖区内场站总最优功率指令中值，以如下公式表示，

37、

38、式中：

39、n表示场站序号，p_mid_total为辖区内场站总最优功率指令中值，p_predict(n)为场站n预测功率，num_station为辖区内场站最大序号。

40、优选地，步骤4中，各场站功率指令分配以如下公式表示，

41、

42、式中：

43、n表示场站序号，p_cmd(n)为场站n功率指令，p_min(n)为场站n最优功率指令下限，p_cmd_total为辖区内场站总功率指令，p_min_total为辖区内场站总最优功率指令下限。

44、优选地，步骤6具体包括：

45、步骤6.1，各场站功率指令先以场站最优功率指令下限预分配；

46、步骤6.2，计算辖区内场站总功率指令余量，以如下公式表示，

47、p_cmd_surplus＝p_cmd_total-p_min_total

48、式中：

49、p_cmd_surplus为辖区内场站总功率指令余量，p_cmd_total为辖区内场站总功率指令，p_min_total为辖区内场站总最优功率指令下限；

50、步骤6.3，对剩余未分配功率p_cmd_left赋初值；

51、步骤6.4，对各场站储能系统按可充电量进行排序；

52、步骤6.5，根据各场站储能系统可充电量的排序结果中可充电量最小的场站min1和可充电量第2小的场站min2的可充电量的偏差情况，把辖区内场站总功率指令余量p_cmd_surplus分配追加的功率指令；

53、步骤6.6，将步骤6.5中分配过的功率减去，计算此时的剩余未分配功率p_cmd_left；

54、步骤6.7，剩余场站按照储能系统可充电量由小到大的顺序，将未分配功率依次分配至各场站，重复执行步骤6.5-步骤6.6，直至剩余未分配功率为0，全部分配完毕；

55、步骤6.8，将各场站预分配功率指令与向各场站追加的功率指令相加，则得到最终的各场站功率指令。

56、进一步优选地，步骤6.4中，场站侧未上送储能系统可充电量c_charge_ess时中心侧根据场站储能系统额定容量及储能系统soc值计算得到，以如下公式表示，

57、c_ch arg e_ess(n)＝c_rated_ess(n)×(100-soc_ess(n))/100

58、式中：

59、n表示场站序号，c_charge_ess(n)为场站n储能系统可充电量，c_rated_ess(n)为场站n储能系统额定容量，soc_ess(n)为场站n储能系统soc。

60、同样进一步优选地，步骤6.5中，如可充电量最小的场站min1和可充电量第2小的场站min2的可充电量偏差大于偏差标准，则单独先对场站min1进行分配，以如下公式表示，

61、

62、式中：

63、p_cmd_plus(min1)为向min1场站追加的功率指令，p_cmd_left为剩余未分配功率，p_charge_ess(min1)为min1场站储能系统可充电功率。

64、同样进一步优选地，步骤6.5中，如可充电量最小的场站min1储能系统和可充电量第2小的场站min2储能系统的可充电量偏差小于偏差标准，则比较场站min1和min2可充电功率的大小，选出可充电功率较小的场站储能系统优先分配，以如下公式表示，

65、

66、式中：

67、p_cmd_plus(min2)为向min2场站追加的功率指令，p_cmd_left为剩余未分配功率，p_charge_min为场站储能系统可充电功率较小值，p_charge_ess(min2)为场站min2储能系统可充电功率。

68、更优选地，所述偏差标准根据系统具体情况，将偏差标准的大小设定为各场站上传的可充电量变化刷新梯度的最大值step_max的指定倍数。

69、更优选地，剩余未分配功率向场站min1后分配，以如下公式表示，

70、

71、式中：

72、p_cmd_plus(min1)为向min1场站追加的功率指令，p_cmd_left为剩余未分配功率，p_charge_min为场站储能系统可充电功率较小值，p_cmd_plus(min2)为向min2场站追加的功率指令，p_charge_ess(min1)为场站min1储能系统可充电功率，p_charge_ess(min2)为场站min2储能系统可充电功率。

73、优选地，步骤8具体包括：

74、步骤8.1，各场站功率指令先以场站预测功率预分配；

75、步骤8.2，参考步骤6.2至6.7将剩余未分配功率依次分配至各场站；

76、步骤8.3，参考步骤6.8计算最终的各场站功率指令。

77、本发明的第二方面提供了一种源侧多场站电能协同控制系统，包括：中心级协调控制器，各场站协调控制器，各场站功率预测模块，各场站内储能信息上传模块；

78、中心级协调控制器用于部署多能协调控制方法中的运行策略与算法，根据各场站提前上报的功率预测数据及各场站实时运行数据，将电网调度下发的总功率指令合理分配至辖区内的各场站；

79、各场站功率预测模块，用于提前一天将功率预测数据发送至集控中心的中心级协调控制器，作为中心级协调控制器分配指令的数据基础；

80、各场站储能信息上传模块，将自身运行情况，包括系统容量、可充电电量、可放电电量、可充电功率、可放电功率、系统soc值数据，经场站网络，实时传输发送至中心级协调控制器，用于中心级协调控制器根据各场站实时运行状况，实时调整对各场站功率指令的分配情况；

81、各场站协调控制器，接收集控中心的中心级协调控制器下发的功率指令，协调场站内资源，将功率进一步分配至场站内各发电及储能系统中。

82、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

83、1.本发明的方法能够合理实现多个场站之间功率指令的协调分配。

84、2.本发明的方法根据各场站内储能系统容量、可重放电电量、可充放电功率，实时自动实现对各场站功率指令的调节，电量多的优先放电、电量少的优先充电，保证了整体的长期可持续运行。

85、3.本发明的方法根据各场站发电能力及场站内储能系统等充放电能力，合理统筹安排各场站功率指令，能够有效降低新能源场站的弃电率，提高新能源利用效率。

86、4.本发明的方法，使用的参数都是场站运行过程中的常用的确定性参数，不存在参数量化困难的问题，协调控制策略的逻辑及计算步骤清晰，易理解易实现

87、5.本发明的方法，设计计算思路清晰，与大多数智能算法相比，透明度更高、可控性更强，能够根据现场需求、影响因素及条件等进行自主调整及优化升级。

88、6.本发明的方法具备严密的逻辑性，良好的合理性与实用性。